JP4172046B2

JP4172046B2 - 画像圧縮装置及び画像圧縮方法

Info

Publication number: JP4172046B2
Application number: JP50046699A
Authority: JP
Inventors: 浩二廣澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-05-25
Also published as: CN1229558A; KR20000029620A; US7010215B2; CN1143533C; EP0921680A1; EP0921680A4; JP4311497B2; TW374155B; US6567470B2; US20030063668A1; WO1998054898A1; KR100563752B1; US20020110192A1; JP2008278520A

Description

技術分野
本発明は、光ディスク記録再生装置に用いて好適な画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関する。
背景技術
通常、光ディスクには、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式によって圧縮された画像信号が記録されている。ＭＰＥＧ方式では、ＧＯＰ（Group Of Picture）という１５枚程のフレームからなる画像信号を一まとまりの処理単位としており、画像信号は上記ＧＯＰ毎にエンコードされる。
１つのＧＯＰには、図１に示すように、Ｉピクチャ（Intra-Picture：フレーム内符号化画像）と、Ｐピクチャ（Predictive-Picture：フレーム間順方向予測符号化画像）と、Ｂピクチャ（Bidirectionally Predictive-Picture：双方向予測符号化画像）とがある。Ｉピクチャ（画像Ｉ２）は、ＧＯＰの独立性を保つためにあり、その画面全体が符号化されるものである。Ｐピクチャ（画像Ｐ５，Ｐ８）は、Ｉピクチャ又はＰピクチャから順方向に予測符号化されるものである。なお、ＩピクチャとＰピクチャは、原画像と同じ順序で符号化される。また、Ｂピクチャ（画像Ｂ０，Ｂ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ７）は、Ｉピクチャ又はＰピクチャから双方向に予測符号化される。
逆に、圧縮符号化された画像信号を復号する場合は、図１に示すように、画像Ｉ２は単独でデコードされるが、画像Ｉ２以外の画像はそれ自身の画像信号のみではデコードされない。
ところが、Ｉピクチャを含むＧＯＰの前半部分が欠落すると、そのＧＯＰの後半のＰピクチャやＢピクチャがデコードすることができなくなる。
例えば図示しない記録媒体に、図２に示すように、ＧＯＰ−１，ＧＯＰ−２，ＧＯＰ−３とエンコードされた画像信号が記録されているものとする。ここで、ＧＯＰ−１の画像Ｐ５からＧＯＰ−３の画像Ｂ３までの画像信号を新しいＧＯＰ−Ｎの画像信号に書き換える場合について考えてみる。
図３に示すように、画像Ｂ６，Ｂ７，Ｐ８が欠落したＧＯＰ−１Ｘでは、Ｉピクチャまでは欠落していないので、上記欠落した画像以外のものは通常どおりデコードされる。
しかし、前半部分の画像Ｂ０，Ｂ１，Ｉ２，Ｂ３が欠落したＧＯＰ−３Ｘでは、その前半部分のＩピクチャも欠落しているので、欠落した以外の画像もデコードできなくなってしまう。
すなわち、ＭＰＥＧ方式によって圧縮符号化された画像信号が記録媒体に記録されているときに、さらに圧縮符号化された他の画像信号を上書きする場合においては、ＧＯＰ単位で画像信号を上書きするのであれば何等問題はないが、上書きした画像信号によって他のＧＯＰのＩピクチャの画像信号が欠落すると、欠落していない画像信号までデコードできなくなる問題が生じた。
このような問題を回避するために、ＧＯＰ毎に画像信号を書き換えることが考えられるが、約１５枚毎にまとめて書き換えなければならないため大変不都合である。また、１ＧＯＰ毎に画像信号が圧縮されているため、画面毎に書き換えることはできない。
発明の開示
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、画像データを圧縮単位毎でなく画面単位で書き換えることができる画像圧縮装置及び画像圧縮方法を提供することを目的とする。
本発明では、圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成することにより、上述した課題を解決する。
すなわち、本発明は、上書きにより圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成する圧縮単位構成手段を備え、相関のある複数の画面の画像データを圧縮して、上記複数の画面が圧縮された圧縮単位毎に圧縮画像データを出力する画像圧縮装置であって、上記圧縮単位構成手段は、別の圧縮単位に置き換えることによって上記別の圧縮単位の直後の圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を伸張して元の画像データを生成する伸張手段と、上記伸張手段で生成された元の画像データを用いて、上記画面の一部を欠落させて上記元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成するように圧縮する圧縮手段とを備え、上記圧縮手段は、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する元の圧縮単位の画面のデータ量に応じた圧縮率で、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する画面が多いときには圧縮率を低くし、欠落する画面が少ないときには圧縮率を高くして、上記伸張手段で生成される元の圧縮単位の画面の一部を欠落させた新たな圧縮単位の画像データを圧縮することにより、圧縮画像データ上の画面の並びにおける上記元の圧縮単位の最終画面の位置と新たな圧縮単位の最終画面の位置を合わせることを特徴とする。
また、本発明は、上書きにより圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成する圧縮単位構成ステップを備え、相関のある複数の画面の画像データを圧縮して、上記複数の画面が圧縮された圧縮単位毎に圧縮画像データを出力する画像圧縮方法であって、上記圧縮単位構成ステップは、別の圧縮単位に置き換えることによって上記別の圧縮単位の直後の圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を伸張して元の画像データを生成する伸張ステップと、上記伸張ステップで生成された元の画像データを用いて、上記画面の一部を欠落させて上記元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成するように圧縮する圧縮ステップとを備え、上記圧縮ステップでは、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する元の圧縮単位の画面のデータ量に応じた圧縮率で、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する画面が多いときには圧縮率を低くし、欠落する画面が少ないときには圧縮率を高くして、上記伸張ステップで生成される元の圧縮単位の画面の一部を欠落させた新たな圧縮単位の画像データを圧縮することにより、圧縮画像データ上の画面の並びにおける上記元の圧縮単位の最終画面の位置と新たな圧縮単位の最終画面の位置を合わせることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＭＰＥＧ方式の画像圧縮において得られたＧＯＰの構成を示す図である。
図２は、記録媒体に新しいＧＯＰを書き込む場合を説明するための図である。
図３は、記録媒体に新しいＧＯＰを書き込む場合を説明するための図である。
図４は、本発明を適用した光ディスク記録再生装置の具体的な構成を示すブロック図である。
図５は、図４に示す光ディスク記録再生装置により記録媒体に記録されたＧＯＰの構成を示す図である。
図６は、他の実施の形態に係る光ディスク記録再生装置の具体的な構成を示すブロック図である。
図７は、図６に示す光ディスク記録再生装置から出力された映像を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、例えば図４に示す構成の光ディスク記録再生装置１に適用することができる。
第１の実施の形態に係る光ディスク記録再生装置１は、図４に示すように、画像信号をディジタル化するＡ／Ｄコンバータ１２と、Ａ／Ｄコンバータ１２からの画像データ又は他の画像データを出力する第１の切換回路１３と、画像データを圧縮するビデオエンコーダ１４と、エラー訂正コードを付加するＥＣＣエンコーダ１５と、８／１６変換方式の変調処理を行う変調回路１６と、レーザ光の照射によりデータの記録再生を行う光ピックアップ１８とを備える。
Ａ／Ｄコンバータ１２は、入力端子１１を介して供給される画像信号をディジタル化して、画像データを第１の切換回路１３の端子ａに供給する。
第１の切換回路１３は、後述するコントローラ２７によって端子ａ又は端子ｂに切換設定されることによって、端子ａ又は端子ｂに入力される画像データをビデオエンコーダ１４に供給する。なお、端子ｂは、後述するビデオデコーダ２２の出力側に接続している。
ビデオエンコーダ１４は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式の予測符号化によって、１５枚程のフレームからなる画像データを処理単位としたＧＯＰ（Group Of Picture）毎に圧縮し、この圧縮画像データをＥＣＣエンコーダ１５に供給する。ＥＣＣエンコーダ１５は、ビデオエンコーダ１４からの圧縮画像データを一時的にメモリ２６に格納し、ＥＣＣブロック毎にエラー訂正コードのエンコードを行う。ＥＣＣエンコーダ１５は、かかるエンコードされた圧縮画像データをメモリ２６から読み出して変調回路１６に供給する。
変調回路１６は、圧縮画像データを８／１６変換方式の変調処理を行って光ピックアップ１８に供給する。光ピックアップ１８は、変調回路１６から供給された圧縮画像データに基づいてレーザパワーを制御して、この圧縮画像データを光ディスク３０に記録する。
したがって、上記光ディスク記録再生装置１は、記録モードのときは、第１の切換回路１３を端子ａに設定することによって、入力端子１１を介して入力される画像信号を光ディスク３０に記録させることができる。
また、上記光ディスク記録再生装置１は、図４に示すように、復調処理を行う復調回路２０と、エラー訂正を行うＥＣＣデコーダ２１と、圧縮されたデータを元の画像データに伸長するビデオデコーダ２２と、ビデオデコーダ２２からの画像データ又は他の画像データを出力する第２の切換回路２３と、画像データをアナログ化するＤ／Ａコンバータ２４と、ＥＣＣエンコード又はＥＣＣデコードの際に圧縮画像データを記憶するメモリ２６と、全体を制御するコントローラ２７を備える。
復調回路２０は、光ピックアップ１８から読み出された圧縮画像データに８／１６変換方式の復調処理をして、この圧縮画像データをＥＣＣデコーダ２１に供給する。ＥＣＣデコーダ２１は、復調回路２０からの圧縮画像データをメモリ２６に格納して、ＥＣＣブロック毎にエラー訂正コードのデコードを行う。ＥＣＣデコーダ２１は、エラー訂正コードのデコードされた圧縮画像データをメモリ２６から読み出してビデオデコーダ２２に供給する。
ビデオデコーダ２２は、ＭＰＥＧ方式によって圧縮された圧縮画像データを伸長して元の画像データに戻し、この画像データを第２の切換回路２３の端子ｄに供給する。
第２の切換回路２３は、コントローラ２７により切換制御され、端子ｃ又は端子ｄに入力される画像データをＤ／Ａコンバータ２４に供給する。なお、端子ｃは、上述のＡ／Ｄコンバータ１２に接続している。Ｄ／Ａコンバータ２４は、第２の切換回路２３からの画像データをアナログ化して、画像信号を出力端子２５を介して出力する。
したがって、コントローラ２７は、再生モードのときは、第２の切換回路２３を端子ｄに設定することによって、光ディスク３０から読み出して伸長した画像信号を出力端子２５を介して出力することができる。
つぎに、光ディスク３０に記録されている圧縮画像データを書き換えるときの編集モードついて説明する。
上記光ディスク記録再生装置１は、編集モードの場合は、光ディスク３０に既に記録されている圧縮画像データを読み出しながら新たな圧縮画像データを記録することを時分割で交互に行う。ここで、新たに記録された圧縮画像データの記録終了位置が既に記録されている圧縮画像データのＧＯＰの途中にあるときは、上記記録終了位置以降に記録されていた圧縮画像データを再エンコードして記録し直すようになっている。
具体的には、コントローラ２７は、編集モードになると、第２の切換回路２３を端子ｃに設定する。このとき、出力端子２５に図示しないモニタを接続することによって、利用者は、入力端子１１を介して入力される画像を上記モニタで確認することができ、新しく光ディスク３０に書き換える部分の画像を用意することができる。このとき、利用者は、光ディスク３０に圧縮画像データを挿入する位置（例えば図５に示すＧＯＰ−１Ｘの画像Ｐ５の後）を予め設定する。なお、圧縮画像データを挿入する位置としては、挿入によって画像の欠落が生じても他の画像をデコードすることができる位置が望ましい。例えば図２に示すＧＯＰ−１の場合においては、画像Ｉ２，Ｐ５，Ｐ８の後が望ましい。編集の準備が終了すると、コントローラ２７は、第１の切換回路１３を端子ａに設定して、編集を開始させる。
最初に、光ピックアップ１８は、上記光ディスク３０に記録されている所定数のＥＣＣブロックの圧縮画像データを例えば２倍速の速さで読み出し、復調回路２０を介して、ＥＣＣブロックからなる圧縮画像データをＥＣＣデコーダ２１に供給する。ＥＣＣデコーダ２１は、復調回路２０から供給された圧縮画像データをメモリ２６に記憶させ、メモリ２６に記憶された圧縮画像データに誤り訂正処理を施す。
コントローラ２７は、メモリ２６に記憶されている所定数のＥＣＣブロックを読み出させる。ＥＣＣデコーダ２１は、メモリ２６から読み出された所定数のＥＣＣブロックからなる圧縮画像データをビデオデコーダ２２に供給する。ビデオデコーダ２２は、供給された圧縮画像データを伸張して元の画像データに復元して出力する。
一方、ＥＣＣエンコーダ１５は、ビデオエンコーダ１４から供給された圧縮画像データをメモリ２６に記憶させ、メモリ２６に記憶された圧縮画像データに誤り訂正符号を付加して、ＥＣＣブロックを生成する。
コントローラ２７は、メモリ２６に記憶されている上記所定数のＥＣＣブロックを読み出させる。ＥＣＣエンコーダ１５は、メモリ２６から読み出された所定数のＥＣＣブロックからなる圧縮画像データを変調回路１６を介して光ピックアップ１８に供給する。光ピックアップ１８は、例えば２倍速の速さで圧縮画像データを光ディスク３０に書き込む。
このように、光ピックアップ１８は、所定数のＥＣＣブロック毎に、上述の圧縮画像データの読み出しや圧縮画像データの記録を時分割で交互に繰り返し行っている。
ここで、上記光ディスク記録再生装置１は、例えば図２に示すように、光ディスク３０に新たに記録された圧縮画像データであるＧＯＰ−Ｎの記録終了位置（画像Ｐ１１）が、既に光ディスク３０に記録されていたＧＯＰ−３の途中にあるときは、ＧＯＰ−３の画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・を再エンコードして、図５に示すように、新たなＧＯＰであるＧＯＰ−３Ｎを生成するようになっている。
具体的には、コントローラ２７は、光ピックアップ１８等を制御して、新たな圧縮画像データであるＧＯＰ−Ｎを記録すると共に、図２に示すＧＯＰ３−３の画像Ｂ０，Ｂ１，Ｉ１，Ｂ３のデコードも行う。ＧＯＰ−Ｎの記録が終了すると、ＧＯＰ−Ｎの直前のＧＯＰ−１Ｘは画像Ｐ５以降が欠落した新たなＧＯＰとして構成される。
コントローラ２７は、ＧＯＰ−Ｎの記録終了後、第１の切換回路１３を端子ｂに設定するとともに、図２に示す画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・の圧縮画像データを読み出すように光ピックアップ１８を制御する。光ピックアップ１８から読み出された圧縮画像データは、復調回路２０，ＥＣＣデコーダ２１を介してビデオデコーダ２２に供給される。
ビデオデコーダ２２は、上述の新たな圧縮画像データの記録とともに読み出してデコードしていたＧＯＰ−３の画像Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に基づいて、画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・を復元する。すなわち、ビデオデコーダ２２は、上記読み出された画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・の圧縮画像データだけでは、これらの画像を復元することはできないので、上述したように圧縮画像データの記録とともに読み出して復元された画像Ｂ０，Ｂ１，Ｉ２，Ｂ３に基づいて、上記画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・を復元している。そして、ビデオデコーダ２２は、画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・の画像データを第１の切換回路１３を介してビデオエンコーダ１４に供給する。
ビデオエンコーダ１４は、ＧＯＰ−３の画像Ｂ４，Ｐ５，Ｂ６・・・を再びエンコードして、図５に示すように、新たにＧＯＰ−３Ｎからなる圧縮画像データを生成する。
すなわち、新しくＧＯＰ−Ｎを書き込むことによって、その直前のＧＯＰ−１Ｘ、さらにその直後のＧＯＰ−３Ｎも新たなＧＯＰとして構成されることになる。
そして、ビデオエンコーダ１４は、ＧＯＰ−３Ｎの圧縮画像データをＥＣＣエンコーダ１５，変調回路１６を介して、光ピックアップ１８に供給する。光ピックアップ１８は、上記ＧＯＰ−３Ｎの圧縮画像データを光ディスク３０に記録して、編集処理を終了する。
以上のように、上記光ディスク記録再生装置１は、新たに記録された圧縮画像データの記録終了位置が既に記録されている圧縮画像データのＧＯＰの途中にあるときは、上記記録終了位置以降に記録されていた圧縮画像データを再エンコードして新しくＧＯＰを記録する。すなわち、上記光ディスク記録再生装置１は、データの欠けたＧＯＰを再エンコードして新たなＧＯＰを生成することによって、ＧＯＰの一部の画像が欠けることによって他のＧＯＰの画像までも復元することができなくなることを回避して、ＭＰＥＧ方式によって圧縮された圧縮画像データの編集処理を何度も行うことができる。
また、上記光ディスク記録再生装置１は、利用者に図５に示すＧＯＰ−１Ｘの画像Ｐ５の後を選択させてその箇所から新たな圧縮画像データの書き込み処理を行ったので、ＧＯＰ−１Ｘの画像Ｂ０〜Ｐ５の画像も有効に復元することができる。
換言すると、上記光ディスク記録再生装置１は、既に構成されている複数のＧＯＰの一部を別のＧＯＰ−Ｎに置き換えるときにＧＯＰの画面の一部が欠落する場合であっても、上記画面の一部が欠落する元のＧＯＰ−１，ＧＯＰ−３を新たなＧＯＰ−１Ｘ，ＧＯＰ−３Ｎに構成することによって、再生時には画面の欠落のない正常なデコード処理を行うことができる。
なお、ビデオエンコーダ１４は、新しく書き込まれるＧＯＰ−Ｎによって欠落するＧＯＰ−３の画面のデータ量に応じた圧縮率で、ＧＯＰ−３Ｎをエンコードしてもよい。すなわち、ビデオエンコーダ１４は、欠落する画面が多いときは圧縮率を比較的低くしてエンコードを行い、欠落する画面が少ないときは圧縮率を比較的高くしてエンコードを行ってもよい。これにより、圧縮画像データ上の画面の並びにおける上記元のＧＯＰ−３の最終画面の位置と新たなＧＯＰ−３Ｎの最終画面の位置を合わせることができ、再生時には円滑なデコード処理を行うことができる。
さらに、ＥＣＣエンコーダ１５におけるＥＣＣエンコード処理や、ＥＣＣデコーダ２１におけるＥＣＣデコード処理において、それぞれ独自のメモリを使わず、共通のメモリ２６を使用しているので、従来に比してメモリによる基盤占有面積を小さくするとともに、生産コストの削減も図ることができる。
つぎに、第２の実施の形態に係る光ディスク記録再生装置について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ回路については同じ符号を付け、詳細な説明は省略するものとする。
光ディスク記録再生装置１Ａは、図６に示すように、上述の光ディスク記録再生装置１の第２の切換回路２３の代わりに、メモリ２８を設けたものである。
メモリ２８には、Ａ／Ｄコンバータ１２からの画像データが書き込まれ、また、ビデオデコーダ２２からの画像データも書き込まれる。従って、メモリ２８には、入力端子１１を介して入力される記録画像の画像データとビデオデコーダ２２からの再生画像の画像データとが記憶される。これらの画像データは、コントローラ２７によって読み出され、Ｄ／Ａコンバータ２４に供給される。
したがって、上記光ディスク記録再生装置１Ａは、これから新しく上書きをする画像データと既に光ディスク３０に記録されている画像データとをメモリ２８に記憶させて読み出すことができるので、図７に示すように、出力端子２５を介して接続されているモニタに記録画像と再生画像とを同時表示させることができ、利用者が容易に編集作業を行うことができるようにすることができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、種々の設計上の変更が可能であるのは言うまでもない。例えば本実施の形態では、圧縮画像データを光ディスク３０に記録する場合を例に挙げて説明したが、その他磁気ディスク，磁気テープ，半導体メモリ等の記録媒体を適用してもよい。

Claims

上書きにより圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成する圧縮単位構成手段を備え、相関のある複数の画面の画像データを圧縮して、上記複数の画面が圧縮された圧縮単位毎に圧縮画像データを出力する画像圧縮装置であって、
上記圧縮単位構成手段は、別の圧縮単位に置き換えることによって上記別の圧縮単位の直後の圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を伸張して元の画像データを生成する伸張手段と、上記伸張手段で生成された元の画像データを用いて、上記画面の一部を欠落させて上記元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成するように圧縮する圧縮手段とを備え、
上記圧縮手段は、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する元の圧縮単位の画面のデータ量に応じた圧縮率で、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する画面が多いときには圧縮率を低くし、欠落する画面が少ないときには圧縮率を高くして、上記伸張手段で生成される元の圧縮単位の画面の一部を欠落させた新たな圧縮単位の画像データを圧縮することにより、圧縮画像データ上の画面の並びにおける上記元の圧縮単位の最終画面の位置と新たな圧縮単位の最終画面の位置を合わせること
を特徴とする画像圧縮装置。
上書きにより圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成する圧縮単位構成ステップを備え、相関のある複数の画面の画像データを圧縮して、上記複数の画面が圧縮された圧縮単位毎に圧縮画像データを出力する画像圧縮方法であって、
上記圧縮単位構成ステップは、
別の圧縮単位に置き換えることによって上記別の圧縮単位の直後の圧縮単位の画面の一部が欠落するときに、上記画面の一部が欠落する元の圧縮単位を伸張して元の画像データを生成する伸張ステップと、
上記伸張ステップで生成された元の画像データを用いて、上記画面の一部を欠落させて上記元の圧縮単位を新たな圧縮単位に構成するように圧縮する圧縮ステップとを備え、
上記圧縮ステップでは、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する元の圧縮単位の画面のデータ量に応じた圧縮率で、新しく書き込まれる圧縮単位の画像データによって欠落する画面が多いときには圧縮率を低くし、欠落する画面が少ないときには圧縮率を高くして、上記伸張ステップで生成される元の圧縮単位の画面の一部を欠落させた新たな圧縮単位の画像データを圧縮することにより、圧縮画像データ上の画面の並びにおける上記元の圧縮単位の最終画面の位置と新たな圧縮単位の最終画面の位置を合わせること
を特徴とする画像圧縮方法。