JPH0374982A - 画像信号の伝送装置および伝送方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動き画像を高能率符号化で圧縮して線速度
一定で回転されるディスク状記録媒体に記録するための
画像信号の記録装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、画像信号を高能率符号化により圧縮してデ
ィスク状記録媒体上に記録するための画像信号の記録装
置において、 各フレーム単位の画像を縦方向にｎ（ｎは整数）分割し
てｎ個の分割領域を形成し、各フレーム単位の画像のフ
レーム順にｎ個の分割領域の中の一つを順次選択し、選
択された分割領域に関してフレーム内符号化処理を行い
、各符号化の残りの（ｎ−１）個の分割領域に関してフ
レーム間符号化を行うと共に、各フレームの前のフレー
ムにおいて、フレーム内符号化処理を行った１個の分割
領域の位置に対応する各フレームの１個の分割領域に関
しては、横方向の動Ｑ　ｔｌＩｌｉｋ＜のみを行ったフ
レーム間符号化処理を行うようにしたことにより、 サーチ再生時に、同一の画像の再生時間が長くなること
を防止できる。

〔従来の技術〕

線速度一定で回転するディスク状の記録媒体としては、
ディジタルオーディオディスク（所謂、コンパクトディ
スク、ＣＤと略称する）が良く知られている。ＣＤでは
、ディジタル記録の利点を生かし、記録データ量を多く
するために、ＣＬＶ（線速度一定）方式が採用されてい
る。ＣＤにディジタルオーディオ信号以外に画像信号を
記録することが考えられている。しかし、画像信号の情
報量は、オーディオ信号に比して極めて多く、静止画像
のみならず、動き画像に対しても有効なデータ圧縮技術
が必要である。画像データの圧縮のためには、高能率符
号が用いられる。

符号化される画像信号の次元に注目した時に、高能率符
号化は、フレーム内（１次元、２次元）符号化とフレー
ム間符号化とに分類できる。フレーム内符号化は、走査
線（１次元）、フィールド内或いはフレーム内（２次元
）の処理を行うもので、フレーム間符号化は、３次元的
なフレーム間処理を行うものである。フレーム内符号化
は、圧縮率が低い反面、動きがある時でも高品質の復元
画像が得られ、フレーム間符号化では、圧縮率が高い反
面、復元画像の画質がフレーム内符号化に比して劣り、
ま、た、伝播エラーが発生する問題点を持つことが知ら
れている。

かかる高能率符号化は、テレビ会議、テレビ電話等の高
圧縮率が要求される通信系で使用されている。伝播エラ
ーの発生を防止するために、これらの通信系では、最初
の画像を必ずフレーム内処理し、後はフレーム間処理（
正確にはフレーム内処理とフレーム間処理との適応的選
択）を行っている。しかし、ＣＤの場合には、ランダム
アクセス、サーチ、リバース等の特殊再生時に、間欠的
にＣＤからデータが得られるので、上述のように、フレ
ーム間処理でフレーム差分を符号化した時には、復元画
像が得られない問題が発生する。

この問題を解決するために、周期的に１枚の画像を完全
にフレーム内処理し、残りの画像を効率が良いフレーム
間処理で符号化する方式が提案されている。この方式で
あれば、上述の特殊再生時に、ＣＤからフレーム内符号
化された画像データを再生することで、復元画像を間欠
的に得ることができ、特殊再生動作が可能である。

−例として、時間的に連続する６フレームを周期として
１フレームがフレーム内符号化がされ、残りの５フレー
ムがフレーム間フレームの処理を受ける。この結果、第
４図に示すように、６フレームの期間の例えば２フレ一
ム期間にフレーム内符号化で発生した第１フレームの画
像データと対応する符号化データＦｌ（ハツチング領域
で示す）が位置し、残りの４フレームの期間に第２フレ
ームから第６フレームの各画像データと対応する符号化
データビ２〜Ｆ６が位置する符号化データが発生する。

第５図は、ＣＤの渦巻状トラックの最内周例の一部を示
している。ディスクの半径方向のＸ−Ｘ′線でトラック
を直線に展開した状態の記録データが第６図Ａに示され
ている。上述のように、フレーム内符号化の周期が６フ
レームとされ、フレーム内符号化で発生したデータ（ハ
ツチング領域で示す）が２フレ一ム期間にわたって挿入
される。

第５図に示すディスクの一部における第１番目のフレー
ムに対応するデータＦｌから６フレーム毎にフレーム内
符９号化かされたデータが記録されている。

特殊再生動作例えばディスクの径方向のピックアップの
送り速度がノーマル再生動作に比して高速とされ、トラ
ックジャンプが生しるサーチ動作時には、第６図Ａにお
いて矢印で示すように、フレーム内符号化がされたデー
タのみが順次再生される。この第６図Ａと対応する再生
データは、第６図Ｂに示される。第６図Ｂにおいて、ハ
ツチング領域は、頭出し時間（即ち、ビックアンプのト
ラックジャンプ及びフレーム内符号化データを次に再生
するまでに要する時間の合計）を表している。また、第
６図Ｂには、再生データと対応する再生画像の表示動作
が示されている。つまり、再生データＦｌがフレーム内
復号されて得られる復元画像Ｐｌが次の第７フレームの
復元画像Ｐ７が得られる迄、繰り返してモニター装置に
表示される。この第６図Ｂから理解されるように、２フ
レーム時間或いは３フレ一ム時間毎に６フレームの後の
画像が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の特殊再生を考慮した符号化方式では、フレーム内
処理の効率が悪いために、フレーム内処理で発生したデ
ータが１フレームを超え、２フレ一ム期間（上述の例）
或いはそれ以上の長さとなる。従って、サーチ動作時に
は、次のフレーム内処理がされたデータの再生が終１′
するまで、同一の画像が繰り返し再生され、サーチ時の
再生画像の変化が遅い欠点があった。

この欠点を解決する一つの方法として、フレーム内処理
がされるフレームを２段階に分けて符号化することが提
案されている。つまり、第１段階では、原画像を帯域制
限した後に、縦及び横方向にＡのデータを間引いて、２
のデータ量とし、これを処理して、発生データ量がｌフ
レーム内に収まるようにする。第２段階では、第１段階
で得られた画像を内挿により、元の大きさに戻し、原画
像との差を取って、その差分値を符号化する。

この段階的な符号化方式によれば、サーチ時には、第を
段階で得られた解像度の低い画像のみを表現する。従っ
て、１フレ一ム時間毎にスムーズに変化する再生画像が
得られる。しかし、２段階の符号化のために、間引き、
補間のための回路が必要となり、回路規模が大きくなる
問題があり、また、効率が低下する問題があった。

従って、この発明の目的は、サーチ時に同一の画像が数
フレーム期間にわたって繰り返し表示される問題を解決
でき、また、回路規模が大きくなることがない画像信号
の記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、画像信号を高能率符号化により圧縮してデ
ィスク状記録媒体上に記録するための画像信号の記録装
置において、 各フレーム単位の画像を縦方向にｎ（ｎは整数）分割し
てｎ個の分割領域を形成し、各フレーム単位の画像のフ
レーム順にｎ個の分割領域の中の一つを順次選択し、選
択された分割領域に関してフレーム内符号化処理を行い
、 各符号化の残りの（ｎ−１）個の分割領域に関してフレ
ーム間符号化を行うと共に、各フレームの前のフレーム
において、フレーム内符号化処理を行った１個の分割領
域の位置に対応する各フレームの１個の分割領域に関し
ては、横方向の動き補償のみを行ったフレーム間符号化
処理を行うようにしたものである。

〔作用〕

２次元ＤＣＴを高能率符号として使用した時には、フレ
ーム内の２次元ブロックをＤＣＴ変換するフレーム内符
号化と、フレーム間差分をＯＣＴ変換するフレーム間符
号化とが使用される。また、フレーム間符号化では、効
率を高くするために、動き補償が使用される。１フレー
ムの画像が水平走査線方向を境界とするように、縦方向
に複数（ｎ個）の分割領域に分けられる。この分割領域
の一つがフレーム内符号化の処理を受け、他の分割領域
がフレーム間符号化の処理を受ける。フレーム内符号化
の処理を受ける分割領域の位置は、フレーム毎に順次位
置がずらされる。従って、どのフレームから始まっても
、ｎフレーム経過すると、次のフレームからは、１枚の
再生画像が形成できる。また、動き補償が効率を上げる
ために使用されるが、前のフレームでフレーム内処理さ
れた分割領域と対応する現フレームの分割領域では、横
方向の動き補償（即ち、分割領域内での動きＭｉ償）の
みがなされる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。第１図は、この発明が通用された記録回路を示
し、この記録回路は、ＣＤＲＯＭ（書き替え不可能なＣ
Ｄ）の場合には、マスターディスク作製システムに適用
される。この一実施例は、高能率符号化として、Ｄ　Ｃ
Ｔ　（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ）を使用した例である。但し、この発明は、ＤＣ
Ｔに限定されるものでなく、他の変換符号を使用でき、
また、変換符号化以外のサブサンプリング方式、ブロッ
ク毎のデータの最大値及び最小値の差であるダイナミッ
クレンジに適応して符号化を行うＡＤＲＣ等の高能率符
号を使用しても良い。

第１図において、１で示す入力端子に画像データが供給
される。この画像データは、１枚の画像が１フレームと
されたノンインターレスのデータである。画像データは
、モノクロ、カラーの何れでも良い。人力画像データが
ブロック化回路２に供給され、１フレームを細分化して
なる（ｍＸｍ）のブロック構造にデータの順序が変換さ
れる。

ブロック化回路２の出力信号がスイッチ回路３の一方の
入力端子４ａと減算回路５に供給される。

減算回路５には、後述のように形成された前フレームの
データが供給され、減算回路５からフレーム差分が得ら
れる。このフレーム差分がスイッチ回路３の他方の入力
端子４ｂに供給される。スイッチ回路３の出力信号がＤ
　ＣＴのトランスフォーマ−６に供給される。

スイッチ回路３は、制御パルス発生回路７からの制御パ
ルスで周期的に切り替えられる。制御パルス発生回路７
には、入力端子８から入力画像データと同期した同期信
号が供給され、人力画像と同期した制御パルスが形成さ
れる。このスイッチ回路３が入力端子４ａからの画像信
号を選択する時にフレーム内符号化がされ、また、スイ
ッチ回路３が入力端子４ｂからの画像信号を選択する時
にフレーム間符号化がなされる。後述のように、１フレ
ームが縦方向に５個の分割領域に分けられ、その内の一
つの分割領域がフレーム内符号化の処理を受け、他の４
個の分割領域がフレーム間符号化の処理を受けるように
、フレーム内符号化とフレーム間符号化とが切り替えら
れる。

トランスフォーマ−６では、２次元コサイン変換の処理
がされ、トランスフォーマ−６から係数データが発生す
る。この係数データが量子化回路９に供給され、所定の
量子化ステップでもって、係数データの量子化がなされ
る。量子化回路９の出力信号が可変長符号化回路ＩＯに
供給され、ランレングス符号化及びハフマン符号化の処
理がなされる。可変長符号化回路ｌＯの出力信号がマル
チプレクサ１１に供給される。マルチプレクサ１１には
、量子化回路９から量子化ステップのデータが供給され
、動き補償回路１９から動きベクトルが供給され、これ
らのサイド情報と係数データとがマルチプレクサ１１に
おいて、伝送データに変換される。量子化ステップの情
報は、可変長符号化回路１０に対しても供給される。

マルチプレクサｌ上の出力信号がバッファメモリ１２に
供給される。バッファメモリ１２から読み出された伝送
データが変調回路１３に供給され、ＥＦＭ　（８ビツト
のデータを１４ビツトのデータに変換する変調方式）等
のディジタル変調処理を受ける。変調回路１３の出力端
子１４に取り出された伝送データがディスクに記録され
る。図示せずも、出力端子１４には、エラー検出／訂正
のためのエンコーダが接続されており、エラー訂正符号
化がされた伝送データが記録用のピックアップに供給さ
れる。

バッファメモリ１２は、伝送データのデータレートが伝
送路の容量を超えないように、制御するために設けられ
ている。バッファメモリ１２から量子化回路９に対して
、量子化ステップを制御するためのコントロール信号が
供給され、伝送データが多すぎる時には、量子化ステッ
プを粗くし、伝送データが少ない時には、量子化ステッ
プを密にするように制御する制御がなされる。

量子化回路９の出力信号が逆トランスフォーマー１５に
供給され、逆トランスフォーマー１５の出力信号（フレ
ーム差分）が加算回路１６に供給される。加算回路１６
の出力信号がフレームメモリ１７に供給される。フレー
ムメモリ１７には、復元画像が再現され、フレームメモ
リ１７の出力信号がループフィルタ１８を介して減算回
路５及び加算回路１６に供給される。ループフィルタ１
８は、量子化回路９における係数データの量子化で発生
するランダムノイズとブロック歪みを目立たなくするた
めに設けられている。

更に、動き補償回路１９が設けられ、動き補償回路１９
に、現フレームの画像データ（ブロック化回路２の出力
信号）と前フレームの画像データ（フレームメモリ１７
の出力信号）とが供給される。動き補償回路１９では、
ブロックマツチングにより、フレーム間の動きを示す動
きベクトルが検出され、この動きベクトルがフレームメ
モリ１７及びマルチプレクサ１１に供給される。動き補
償回路１９に対して、制御パルス発生回路７からの制御
パルスが供給され、縦方向及び横方向の両方向の動き補
償を行う場合と、横方向の動き補償のみを行う場合とが
切り替えられる。また、パルス発生回路７からのスイッ
チ回路３を制御するパルス信号は、フレーム内符号化と
フレーム間符号化とを識別するための１０信号として、
マルチプレクサ１１に供給され、伝送データに付加され
る。

上述のフレーム間符号化は、ＤＣＴとＤＰＣＭのハイブ
リッド符号であって、ＤＰＣＭで得られたフレーム差分
をコサイン変換しているので、高い圧縮率を実現できる
。

上述のこの一実施例の符号化処理について第２図を参照
して説明する。

第２図は、時間的に連続する６フレームの画像ＦＬＩ〜
ＦＬ６を夫々示す。各フレームが水平走査の方向の境界
を持つように、ｎ個例えば５個の領域に等分される。フ
レーム以降ｉの各分割領域（ブロック群と称する）の符
号化データをＯｉｌ、Ｇｉ２、・・・、Ｇｉ５として示
す。５個のブロック群の内の１個のブロック群がフレー
ム内符号化の処理を受け、他の４個のブロック群がフレ
ーム間符号化の処理を受ける。第２図において、実線の
ハツチングの領域がフレーム内符号化の処理を受けるブ
ロック群を示している。第２図から分るように、フレー
ム間符号化がされるブロック群は、Ｉフレーム毎に順次
位置が下側にシフトされる。また、フレーム間符号化が
されるブロック群の中で、前のフレームにおいてフレー
ム内符号化がされた位置と対応するブロック群に関して
は、第２図において、破線のハンチングの領域として示
すように、横方向の動き補償のみが動き補償回路１９で
なされる。横方向の動き補償は、そのブロック群の中で
動き補償がされることを意味する。

他のフレーム間符号化がされるブロック群は、横方向及
び縦方向の動き補償がなされる。

１フレームの画像を５個のブロック群に分割し、その一
つのブロック群に関してはフレーム内符号化を行い、他
のブロック群に関してはフレーム間符号化を行うことに
より、発生する符号化データの量は、ｌフレーム期間内
に収まる長さのものとなる。

特殊再生動作例えばディスクの径方向のピックアップの
送り速度がノーマル再生動作に比して高速とされ、トラ
ックジャンプが生じるサーチ動作時には、第３図Ａにお
いて矢印で示すように、フレーム内符号化がされたブロ
ック群のデータのみが順次再生される。この第３図Ａと
対応する再生データは、第３図Ｂに示される。第３図Ｂ
において、ハンチング領域は、頭出し時間（即ち、ピッ
クアップのトラックジャンプ及びフレーム内符号化デー
タを次に再生するまでに要する時間の合計）を表してい
る。また、第３図Ｂには、再生データと対応する再生画
像の表示動作が示されている。つまり、再生データＧ１
１がフレーム内復号されることにより、モニター装置の
上部の１１５の画面に復元画像が表示され、以下、同様
に、再生データＧ７２、Ｇ１３２、Ｇ１９４、Ｇ２５５
・・・・・の再生データが復号されることにより、１１
５の幅の復元画像が順次表示される。従って、サーチ再
生が開始されてから５フレ一ム期間を経過すると、１枚
分の復号画像が得られ、次のフレーム以降では、常に、
１枚分の復元画像がモニター装置に表示される。

従って、サーチ動作時の再生画像は、１フレーム毎に、
１１５の幅の画像が変化するものとなる。

この再生画像は、横縞パターンのものであるが、サーチ
時の頭出しのためには、充分に使用できるものである。

なお、この発明は、ＣＤ−ＲＯＭ以外のディスク状記録
媒体に、画像信号を高能率符号化して記録する場合に適
用することができる。

の発明の一実施例のサーチ動作時の説明に用いる路線図
、第４図は従来の符号化の説明に用いる路線図、第５図
はこの発明を適用できるディスク状記録媒体のトラック
の一部を示す路線図、第６図は従来例のサーチ動作時の
説明に用いる路線図である。

〔発明の効果〕

この発明では、１フレームの画像の一部をフレーム内符
号化し、他の部分をフレーム間符号化することにより、
記録データの量を低減できると共に、サーチ等の特殊再
生時に、フレーム内符号化されたデータを利用すること
で、フレーム毎に画像が変化する再生画像が得られる。

また、この発明は、２段階符号化と比して間引き、補間
の回路が不要であり、回路規模を小さくできる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は符
号化の説明に用いる路線図、第３図はこ図面における主
要な符号の説明 １：画像信号の入力端子、 ３：スイッチ回路、 ５：減算回路、 ６　：　ＤＣＴのためのトランスフＡ−マー７二制御パ
ルス発生回路、 １７：フレームメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像信号を高能率符号化により圧縮してディスク状記録
   媒体上に記録するための画像信号の記録装置において、 各フレーム単位の画像を縦方向にｎ（ｎは整数）分割し
   てｎ個の分割領域を形成し、上記各フレーム単位の画像
   のフレーム順に上記ｎ個の分割領域の中の一つを順次選
   択し、選択された上記分割領域に関してフレーム内符号
   化処理を行い、上記各符号化の残りの（ｎ−１）個の分
   割領域に関してフレーム間符号化を行うと共に、上記各
   フレームの前のフレームにおいて、上記フレーム内符号
   化処理を行った上記１個の分割領域の位置に対応する上
   記各フレームの１個の分割領域に関しては、横方向の動
   き補償のみを行ったフレーム間符号化処理を行うように
   したことを特徴とする画像信号の記録装置。