JPH0365888A - 動画像符号化制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 動画像を圧縮符号化して記録し、逆方向の再生も容易と
した動画像符号化制御方式に関し、圧縮符号化して記録
した時の逆方向再生や頭出しを容易にすることを目的と
し、 入力画像信号の１画面を複数のブロックに分割し、各ブ
ロック対応にフレーム間又はフィールド間符号化を行う
第１の符号化部と、前記各ブロック対応にフレーム内又
はフィールド内符号化を行う第２の符号化部と、前記第
１及び第２の符号化部を切替制御する制御部と、符号化
された画像信号を記録再生する画像記録部とを備え、該
制御部により、第１フレーム又はフィールドに於いては
、前記第２の符号化部により前記入力画像信号を符号化
し、それ以降のフレーム又はフィールドに於いては、各
フレーム又はフィールド毎に異なる位置のブロックにつ
いて前記第２の符号化部により符号化し、残りのブロッ
クについて前記第１の符号化部により符号化して前記画
像記録部に記録するように構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、動画像を圧縮符号化して記録し、逆方向の再
生も容易とした動画像符号化制御方式に関するものであ
る。

動画像を磁気テープ、磁気ディスク、コンパクトディス
ク等に記録し、これを再生して動画像を表示するシステ
ムが知られている。このような動画像の記録方式に於い
ては、フレーム間符号化及び可変長符号化等により、圧
縮符号化して記録情Ｍ量の削減を図っている。このよう
な記録再生方式に於いて、逆方向の再生や頭出しを容易
にすることが要望されている。

〔従来の技術〕

従来例の動画像の圧縮符号化による記録再生を行うシス
テムは、例えば、第９図に示す構成を有するものであり
、離散コサイン変換（Ｄ　１ｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ
　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いる場合を示す。同図に於
いて、４１は離散コサイン変換部（ＤＣＴ）、４２は減
算器、４３は量子化器、４４は逆量子化器、４５は加算
器、４６はフレームメモリ　（ＦＭ）、４７は可変長符
号化器、４８は記録装置、４９は可変長復号化器、５０
は逆量子化器、５１は加算器、５２はフレームメモリ　
（ＦＭ）、５３は逆離散コサイン変換部（ＩＤＣＴ）で
ある。

入力画像信号を離散コサイン変換部４１に於いて、１画
面を例えば８×８画素のブロックに分割し、各ブロック
の画素ｆ　　（ｕ、ｖ）に二次元離散コサイン変換を施
し、変換係数Ｆ（ｉ、ｊ）を減算器４２に加える。離散
コサイン変換部４１に於ける離散コサイン変換は、次の
（１１，（２１式で表される。

ｉ＋Ｊ＋ｕ＋Ｖ　　＝Ｏ＋１＋２＋　”　　’　Ｎ−１
この（１）、　（２）式を用いて、ブロックの画素ｆ　
　（ｕ＋　　ｖ）をＦ　（ｉ、ｊ）に変換すると、この
変換係数Ｆ　（ｉ、ｊ）は、ｉ、ｊの値に対応して周波
数成分を示すものとなり、ｉ、ｊの値が小さい程、低周
波成分を示し、Ｆ　（０，Ｏ）は直流成分を示すものと
なる。又ｉ、ｊが大きい程高周波戒分を示すものである
が、０となる傾向を有するものであるから、このＯを省
略することにより、情報量を圧縮することができる。

フレームメモリ４６には、前フレームのブロック毎の変
換係数Ｆ　（ｉ、ｊ）が蓄積され、減算器４２によりフ
レーム間差分信号が得られ、量子化器４３により量子化
されて、可変長符号化器４７及び逆量子化器４４に加え
られ、可変長符号化器４７により出現確率の高い量子化
出力信号に対して短い符号を割当てる可変長符号化が行
われて、磁気ディスクや磁気テープ或いは光ディスク等
の記録媒体を有する記録装置４８に加えられて記録され
る。

又逆量子化器４４により逆量子化されて加算器４５に加
えられ、フレームメモリ４６に蓄積された前フレームの
変換係数Ｆ　（ｉ、ｊ）と加算されて、フレームメモリ
４６に今回のフレームの変換係数として蓄積される。

記録装置４８から読出されると、可変長復号化器４９に
より可変長符号が復号され、逆量子化器５０により逆量
子化されて加算器５１に加えられ、フレームメモリ５２
に蓄積された前フレームの変換係数と加算されて逆離散
コサイン変換部５３に加えられ、（１）、（ロ）式に基
づく逆離散コサイン変換により再生画像信号が得られ、
ＣＲＴ　（陰極線管）等からなるデイスプレィ装置に加
えられて表示される。。

なお、記録側の逆量子化器４４と加算器４５とフレーム
メモリ４６と、再生側の逆量子化器５゜と加算器５１と
フレームメモリ５２とはそれぞれ共用化できるものであ
る。

前述のような動画像の記録再生システムに於いては、第
１フレームについてフレーム間差分をとることなく記録
装置４８に記録し、それ以降のフレームについては、そ
れぞれフレーム間差分をとって情報量を圧縮し、記録装
置４８に記録することになる。従って、記録装置４８か
ら読出した第１フレームを基に、それ以降のフレームに
ついてはフレーム間差分の逆処理により画像信号を再生
することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

動画像の一般的な記録再生システムでは、任意の位置か
ら逆方向に再生できるものである。又高速で順方向に再
生して頭出しを行うことも可能である。しかし、前述の
ような従来例の圧縮符号化による動画像の記録再生シス
テムに於いては、例えば、逆方向再生を行う場合、フレ
ーム間差分をとらずに記録した第１フレームに戻って再
生処理し、それ以降の所望の逆方向再生位置まで順次再
生処理を行い、その所望位置から逆方向に読出した再生
信号についてフレーム間差分情報の符号を反転し、フレ
ームメモリ５２の内容に対して、加算器５１に於いて加
算することになる。

即ち、逆方向再生の場合は、−旦第１フレームから所望
の位置まで再生処理を行った後、逆方向再生を行うこと
になり、シーケンシャル・アクセス記録媒体を用いた場
合には、第１フレームの記録位置まで戻る操作が必要と
なり、逆方向再生処理が複雑化する欠点があった。文頭
出しの場合も同様に、第１フレームから再生処理を行う
必要があった。

本発明は、圧縮符号化して記録した時の逆方向再生や頭
出しを容易にすることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の動画像符号化制御方式は、１画面を複数のブロ
ックに分割して、フレーム間の差分をとらないブロック
の位置をフレーム毎に異ならせるものであり、第１図を
参照して説明する。

入力画像信号の１画面を複数のブロックに分割し、各ブ
ロック対応にフレーム間又はフィールド間符号化を行う
第１の符号化部１と、各ブロック対応にフレーム内又は
フィールド内符号化を行う第２の符号化部２と、第１及
び第２の符号化部１．２を切替制御する制御部３と、符
号化された画像信号を記録再生する画像記録部４とを備
えて、制御部３により、第１フレーム又は第１フイール
ドに於いては、第２の符号化部２により入力画像信号を
符号化し、それ以降のフレーム又はフィールドに於いて
各フレーム又はフィールド毎に異なる位置のブロックに
ついて第２の符号化部２により符号化し、残りのブロッ
クについて第１の符号化部１により符号化して画像記録
部４に記録するものである。

〔作用〕

第１の符号化部１は、ブロック対応にフレーム間又はフ
ィールド間の差分をとって符号化し、ブロック対応の画
像信号の圧縮符号化を行うものであり、又第２の符号化
部２は、ブロック対応にフレーム内又はフィールド内の
差分をとって符号化するものである。この第２の符号化
部２により符号化された画像信号は、再生時には他のフ
レーム又はフィールドの画像信号を参照することなく、
ブロック対応に復号化して再生画像信号とすることがで
きる。

従って、フレーム毎又はフィールド毎に異なる位置のブ
ロックについて第２の符号化部２により符号化し、他の
ブロックについては第１の符号化部１によりフレーム間
又はフィールド間の差分をとって符号化することにより
情報量を圧縮して画像記録部４に記録するものである。

例えば、１画面を１０ブロツクに分割して、前述のよう
に動画像記録を行った場合、ｌｏフレーム又は１０フィ
ールド分を順次読出すことにより、それぞれフレーム内
又はフィールド内で復号できる異なる位置のブロックの
情報が読出されることになり、第１フレーム又は第１フ
イールドに戻ることなく、１画面分の情報が再生される
から、逆方向再生時には、逆方向再生開始位置より１゜
フレーム又は１０フイールド後の位置から逆方向再生を
開始すれば良いことになる。又順方向に再生する場合も
、１０フレーム又は１０フィールド分を順次読出すこと
により、フレーム間差分又はフィールド間差分の基にな
る１画面を構成できるから、第１フレーム又は第１フイ
ールドまで戻ることなく、頭出しが可能となる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、１１は離
散コサイン変換部（ＤＣＴ）　、１２は減算器、１３は
量子化器、１４は逆量子化器、１５は加算器、１６はフ
レームメモリ（ＦＭ）、１７はセレクタ、１８はカウン
タ、１９は可変長符号復号器（ＶＬＣ）　、２０は記録
装置、２１は逆離散コサイン変換部（ＩＤＣＴ）である
。以下フレームについて説明するが、複数フィールドで
１フレームを構成する場合のフィールドとすることも可
能である。又従来例と同様な離散コサイン変換を行う場
合を示すものであるが、これを省略することも可能であ
る。

セレクタ１７はカウンタ１８により制御されるものであ
り、このセレクタ１７により、フレームメモリ１６が減
算器１２と加算器１５とに接続された場合は、第１図に
於ける第１の符号化部ｌに対応するフレーム間符号化を
行う符号化手段が構成され、アースが減算器１２と加算
器１５とに接続された場合は、第１図に於ける第２の符
号化部２に対応するフレーム内符号化を行う符号化手段
が構成される。

又カウンタ１８は、１画面を複数のブロックに分割して
、フレーム毎に異なるブロック位置を示す信号を出力し
て、セレクタ１７の制御信号及び記録装置２０へのフレ
ーム内符号化かフレーム間符号かを示す蓄積サイド情報
とするものである。

従って、セレクタ１７とカウンタ１８とを含む構成が、
第１図に於ける制御部３に対応することになる。

又記録装置２０は第１図に於ける画像記録部４に対応し
、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク等の記録媒体
に対応した構成を有するものである。又記録側の逆量子
化器１４と加算器１５とフレームメモリ１６とを、再生
側と共用化した場合を示すものであるが、記録側と再生
側とを別個の構成とすることも勿論可能である。

入力画像信号は、従来例と同様に、離散コサイン変換部
１１により離散コサイン変換が施され、減算器１２に加
えられて、フレームメモリ１６の内容との差分が求めら
れ、その差分信号は量子化器１３により量子化され、可
変長符号復号器１９により可変長符号化されて、記録装
置２０に記録される。

その場合、第１フレームについては、セレクタ１７はア
ース側を選択するので、フレーム内符号化された画像信
号が記録装置２０に記録され、それ以降のフレームに於
いては、フレーム毎に異なるブロックについてカウンタ
１８からの制御信号によりセレクタ１７はアース側を選
択して、フレーム内符号化を行わせ、他のブロックにつ
いてはフレームメモリ１６を選択して、フレーム間符号
化を行わせることになり、蓄積サイド情報と共に記録装
置２０に記録される。

又記録装置２０から読出された信号は、可変長符号復号
器１９により復号され、逆量子化器１４により逆量子化
され、加算器１５を介して逆離散コサイン変換部２１に
加えられ、第１フレームについては、セレクタ１７がア
ースを選択することにより、フレーム内復号化されて、
逆離散コサイン変換部２１により元の画像信号に復元さ
れ、それ以降のフレームについては、記録装置２０から
読出されたセレクタ１７の選択情報を基に、フレーム毎
に異なるブロックのフレーム内復号化と、他のブロック
のフレーム間復号化とが行われ、それぞれ逆離散コサイ
ン変換が施されて、再生画像信号となる。

第３図は本発明の実施例の各フレームのブロック説明図
であり、画面を離散コサイン変換処理する為のブロック
等の複数のブロックに分割し、フレーム内符号化を行う
ブロックの周期を５とした場合を示し、斜線を施したブ
ロックがフレーム内符号化を行ったブロックである。又
ｉ、ｉ＋１゜ｉ＋２．・・・フレーム毎に、フレーム内
符号化を行ったブロックの位置が変化するように周期を
定めるものであり、前述のように周期５とすると、フレ
ームの５周期毎にフレーム内符号化を行ったブロック位
置が同一となる。

第４図は本発明の実施例と従来例との比較説明図であり
、１画面を２０ブロツクに分割した場合を示し、１フレ
ーム目は本発明の実施例も従来例もフレーム内符号化を
行うものである。そして、従来例に於いては、離散コサ
イン変換等により複数のブロックに分割することがあっ
ても、２フレーム目以降は、全ブロックについてフレー
ム間符号化を行うものである。

これに対して、本発明の実施例は、周期５として、２フ
レーム目では、フ゛ロック１，６，１１゜１６について
フレーム内符号化を行い、他のブロックについてはフレ
ーム間符号化を行い、次の２フレーム目では、フ゛ロッ
ク２，７．１２．１７についてフレーム内符号化を行い
、他のブロックについてはフレーム間符号化を行い、次
の３フレーム目では、フ゛ロフク３．８，１３．１８に
ついてフレーム内符号化を行い、他のブロックについて
はフレーム間符号化を行うものであり、以下同様にして
、フレーム内符号化を行うブロック位置を変化させ、７
フレーム目では、２フレーム目と同様になる。

従って、逆方向再生の場合に、例えば、８フレーム目か
ら、７，６，５．４フレーム目までを逆方向に再生する
と、フレーム内復号化によりブロック１〜２０が再生さ
れることになる。従って、１画面をフレーム内復号化に
より再生したことになるから、それ以降は、フレーム間
復号化のブロックを含めて、逆方向再生処理が可能とな
る。

これに対して、従来例では、１フレーム目まで戻って再
生し、逆方向再生開始位置まで順方向再生を行った後、
逆方向再生を行うことになり、途中の任意の位置から逆
方向再生を行うことは不可能であった。

第５図及び第６図は本発明の実施例のフローチャートで
あり、第５図に於けるステップ■は、各部の条件を示し
、フレームＦ　（６４０，４８０）は、ｌフレームが６
４０ｘ４８０画素の構成、ブロックＸ　（８，８）は、
１ブロツクが８×８画素の構成、カウンタ１８Ｍ　（６
４０／８．４８０／８）は、ブロック位置の記憶内容を
示す。この記憶内容は、第７図に示す処理によって得ら
れるものであり、第２図に於けるカウンタ１８に設定さ
れる。この第７図は、周期を１０とした場合についての
ものであり、先ず、周期５ＨＵＫＩ＝１としくａ）、画
面のＹ軸座標ＦＹ＝　１としくｂ）、Ｘ軸座標ＦＸ＝１
としくＣ）、ＭＥＭ　（ＦＸ／８＋１．ＦＹ／８＋１）
＝ＳＨＵＫＩとするＣｄ）。この場合、ＦＸ／８．ＦＹ
／８は整数のみを用い、それに１を加算する。従って、
最初は、ＭＥＭ　（１，１）＝ＳＨＵＫ　Ｉとなる。

そして、５ＨＵＫ１＝ＳＨＵＫＩ＋１をｍｏｄｌｏによ
り求める（８）。次に、ＦＸ＝ＦＸ＋８としくｆ）、Ｆ
Ｘ＞６４０か否が判定しくｇ）、ＦＸ＞６４０でない時
は、ステップ（ｄ）に移行する。その場合、ＦＸ＝９と
なるから、ＭＥＭ　（２，１）＝ＳＨＵＫｌとなる。又
ＦＸ＞６４０となった時は、ＦＹ＝ＦＹ＋８としくｈ）
、ＦＹ＞４８０か否が判定する（１１゜そして、ＦＹ＞
４８０でない時は、ステップ（Ｃ１に移行し、ＦＹ＞４
８０となった時は、終了とする。この終了により、６４
０ｘ４８０画素の画面は、８×８画素のブロックに分割
され、各ブロックは周期１０により区分けされることに
なる。

このような初期設定が行われた後、画素単位のクロック
信号をカウントして１画面中の位置を示すループカウン
タＦＸ、ＦＹをそれぞれｌとし■、■、又ブロック内の
位置を示すループカウンタＦＸＸ、ＦＹＹをそれぞれｌ
とする■、■。

ループカウンタＦＸＸ、ＦＹＹの内容がブロック内の位
置を示すので、ブロック内をＸ　（ＦＸＸ、ＦＹＹ）と
し、ループカウンタＦＸ、ＦＹの内容がフレーム内のブ
ロック位置を示すので、フレ−ム内をＦ　（ＦＸ＋ＦＸ
Ｘ、ＦＹ＋ＦＹＹ）とする■。そして、ＦＸＸ＋　１と
し■、ＦＸＸ＞８か否か判定し■、ＦＸＸ＞８でない時
はステップ■に移行し、ＦＸＸ＞８（７）時は、ＦＹＹ
＝ＦＹＹ＋１とし■、ＦＹＹ＞８か否か判定し［相］、
ＦＹＹ＞８でない時は、ステップ■に移行し、ＦＹＹ＞
８の時は、第６図のステップ０に移行する。

ステップ■に於いては、フレームメモリ１６から１フレ
ーム前の同一ブロック位置のデータＸ“を続出し、５Ａ
＝Ｘ−Ｘ　’として０、フレーム間差分ＳＡを求め、こ
の差分ＳＡを量子化器１３により量子化し０、可変長符
号復号器１９により可変長符号化して０、記録装置２０
に蓄積する［相］。

この場合に、フレーム内符号化かフレーム間符号化かを
示す蓄積サイド情報を付加して蓄積する。

又量子化出力を逆量子化器１４により逆量子化し、加算
器１５により加算した内容をフレームメモリ１６に入力
する■。

次に、ＭＥＭ　（ＦＸ／８＋１．ＦＹ／８＋１）−１か
否か判定しＯｌｌの場合はフレーム内符号化の為に、そ
のブロックＸを量子化し＠、可変長符号復号器１９によ
り可変長符号化し［相］、記録装置２０に蓄積する■。

この場合も、フレーム内符号化かフレーム間符号化かを
示す蓄積サイド情報を付加して蓄積する。又量子化出力
を逆量子化器１４により逆量子化し、加算器１５により
加算した内容をフレームメモリ１６に入力する［相］。

又ＭＥＭ　（ＦＸ／８＋１．ＦＹ／８＋１）＝１でない
時は、フレーム間差分とするブロックであるから・ステ
ップ０に手多行する。このステップ◎に於いては、ｍ　
ｏ　ｄ　１０により、ＭＥＭ　（ＦＸ／８＋１．ＦＹ／
８＋１）＋１の加算演算を行い、そして、ＦＸ＝ＦＸ＋
８とし０、ＦＸ＞６４０か否か判定し［相］、ＦＸ＞６
４０でない時は、ステップ■に移行し、ＦＸ＞６４０の
時は、ＦＹ＝ＦＹ十８とし［相］、ＦＹ＞４８０か否か
判定し［相］、ＦＹ〉４８０でない時は、ステップ■に
移行し、ＦＹ〉４８０の時は、■フレーム分についての
処理が終了したことになる。

第８図は本発明の実施例の再生動作のフローチャートを
示し、蓄積データをＳＸ　（８，８）　、フレームメモ
リの同一位置ブロックのデータをＸ′（８，８）、フレ
ーム内符号化かフレーム間符号化かを示す蓄積サイド情
報をＳＳとしく１）、記録装置２０から読出したデータ
ＳＸを可変長符号復号器１９により復号しく２）、逆量
子化器１４により逆量子化しく３）、蓄積サイド情報Ｓ
Ｓがフレーム内符号化を示すか否か判定する（４）。

フレーム内符号化の場合、フレームメモリ１６に人力す
る（７）と共に、逆離散コサイン変換部２１により逆離
散コサイン変換（逆ＤＣＴ）を行い（５）、再生画像信
号とする（６）。又フレーム間符号化の場合、フレーム
メモリ１６から対応するブロックのデータＸ°を読出し
、加算器１５によりＳＸ＋Ｘ１を演算して、逆離散コサ
イン変換部２１により逆離散コサイン変換を行い（９）
、再生画像信号とする（６）と共に、ｓｘ＋ｘ　’をフ
レームメモリ１６に入力する。

即ち、蓄積サイド情報ＳＳにより、フレーム内符号化か
フレーム間符号化かを判定して、ブロック対応に画像信
号を再生することができるから、周期分のフレームを再
生処理した時には、フレーム内復号化による１フレーム
が構成されることになる。従って、逆方向再生及び頭出
しが容易となる。

前述の実施例は、１画面を８Ｘ８画素のブロックに分割
し、ブロック対応に離散コサイン変換を施し、フレーム
毎に異なるブロック位置の１ブロツクについてはフレー
ム内符号化を行い、他のブロックについてはフレーム間
符号化を行うものであるが、離散コサイン変換以外のブ
ロック対応の例えばアダマール変換等の変換処理を行う
ことも可能である。又本発明は、このような変換処理を
省略した場合にも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、ブロック対応のフレー
ム間又はフィールド間符号化を行う第１の符号化部１と
、ブロック対応のフレーム内又はフィールド内符号化を
行う第２の符号化部２と、それらの切替制御を行う制御
部３とを備え、フレ−ム毎又はフィールド毎に異なる位
置のブロックについてフレーム内又はフィールド内符号
化を行い、その他のブロックについてはフレーム間又は
フィールド間符号化を行って、画像記録部４に記録する
ものであり、フレーム間又はフィールド間符号化により
、記録情報量を圧縮することができると共に、フレーム
内又はフィールド内符号化のブロックがフレーム毎又は
フィールド毎に異なる位置に選定されているから、再生
時には、第１フレーム又は第１フイールドに戻ることな
く、繰り返し周期に対応したフレーム数又はフィールド
数についてのフレーム内又はフィールド内復号化によっ
て、１フレーム又は１フイールドを構成することができ
ることになり、任意の位置からの逆方向再生が可能とな
り、且つ頭出しも可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は本発明の実施例の各フレームの
ブロックの説明図、第４図は本発明の実施例と従来例と
の比較説明図、第５図及び第６図は本発明の実施例のフ
ローチャート、第７図はカウンタのＭＥＭ設定フローチ
ャート、第８図は本発明の実施例の再生動作のフローチ
ャート、第９図は従来例のブロック図である。 １は第１の符号化部、２は第２の符号化部、３は制御部
、４は画像記録部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力画像信号の１画面を複数のブロックに分割し、各ブ
   ロック対応にフレーム間又はフィールド間符号化を行う
   第１の符号化部（１）と、 前記各ブロック対応にフレーム内又はフィールド内符号
   化を行う第２の符号化部（２）と、前記第１及び第２の
   符号化部（１、２）を切替制御する制御部（３）と、 符号化された画像信号を記録再生する画像記録部（４）
   とを備え、 該制御部（３）により、第１フレーム又はフィールドに
   於いては、前記第２の符号化部（２）により前記入力画
   像信号を符号化し、それ以降のフレーム又はフィールド
   に於いては、各フレーム又はフィールド毎に異なる位置
   のブロックについて前記第２の符号化部（２）により符
   号化し、残りのブロックについて前記第１の符号化部（
   １）により符号化して前記画像記録部（４）に記録する
   ことを特徴とする動画像符号化制御方式。