JPH06153149A - 映像信号記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は映像信号を高能率符号化して記録再
生する映像信号記録再生装置に関するもので、データ誤
り修整の行なわれた部分の視覚的画質劣化を改善するこ
とを目的とする。 【構成】 フレーム間演算回路２と記録再生器７と誤り
修整回路９フレーム間逆演算回路１３とを有し、フレー
ム間演算回路２で連続２フレーム間の加算と減算を行な
って得られたデータを高能率符号化したのち、記録再生
器７で記録再生し、再生時に高能率符号化を行い、フレ
ーム間逆演算回路１３で加減算処理を行なって再生映像
信号を得る。誤り修整回路９で誤り修整が行なわれた部
分に対しては、フレーム間逆演算回路１３で減算処理デ
ータのみを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像信号を磁気記録媒体
等に記録再生する映像信号記録再生装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】映像信号を記録再生する記録再生装置
（ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）やビデオディスクな
ど）を構成するにあたり、長時間記録化のために映像信
号のデータ量を削減する高能率符号化技術または帯域圧
縮技術が用いられている。この高能率符号化技術として
は、例えば、画像のディジタル信号処理（吹抜敬彦、著
日刊工業新聞社）第１４６頁から第１９５頁に例示され
るようなものが一般に用いられているが、これは隣接画
素間のレベル方向の相関や、周波数方向の冗長度等を利
用してデータ量削減を行うものである。

【０００３】上記技術を用いてさらに高画質化や、長時
間記録化を図ろうとした場合、時間方向すなわちフレー
ム間の画素間の相関を用いてデータ量削減率の向上を図
る方法が考えられる。

【０００４】これは例えば、２フレーム間での処理につ
いて考えた場合、連続する２フレームの映像信号におい
て、フレーム間で空間的に対応する画素間の和と差をと
り和フレームと差フレームの新たな２フレームのデータ
を得て、前記データを後の直行変換のために画素ブロッ
クに分割した後、和フレーム画素ブロックと差フレーム
画素ブロックのペアを符号化単位とし、ＤＣＴ等の直交
変換符号化により周波数成分を表す係数に変換する。そ
して前記係数のうち視覚的に検知されにくい周波数空間
で高域成分を表す係数および時間方向の高域成分を表す
差フレーム画素ブロックの係数の量子化ステップサイズ
を粗くする、すなわち割り当てるビット数を減らす等、
それぞれの係数に適した量子化を施すことにより、フレ
ーム内処理の場合よりもさらに効率的なデータ量削減を
図る。

【０００５】前記データ量削減を図った記録データは記
録再生装置によって記録再生され、再生時には再生信号
データに対して、記録時と逆の逆量子化、直交変換復号
化処理を行って再生和フレームと再生差フレームを得、
その後再生和フレームと再生差フレームの和および差を
とることで２フレームの再生映像信号を得ることができ
る。

【０００６】上記記録再生装置において、記録媒体の劣
化や汚れ等で再生データに欠落部分が生じることがあ
る。これに対してはあらかじめ前記データ量削減のため
の符号化を施した後に、データ誤りを訂正するための誤
り訂正符号を付加して記録を行い、再生時に前記誤り訂
正符号を復号化し、復号結果をもとにデータ誤りの発生
した部分の訂正を行う。

【０００７】この誤り訂正は、例えばディジタルビデオ
記録技術（日刊工業新聞社）第８９頁から第１２２頁に
例示されるリードソロモン符号等が一般的によく用いら
れる。このリードソロモン符号は強力な誤り訂正能力を
持つが、一方で誤り訂正能力を高くするほど間違った値
に訂正してしまう、いわゆる誤訂正の確率も高くなって
しまう。従って、実際のシステムでは、ある程度までの
訂正を行い、訂正できなかったデータについては誤り修
整を行う。

【０００８】この誤り修整は、データ量削減を行わず全
ての情報を記録する記録再生装置では被修整データの空
間的に隣接するデータをもとに補間修整を行う手法が用
いられたりする。しかし、前記画素ブロックに分割して
直交変換等の高能率符号化によってデータ量削減処理を
行う記録再生装置では、直交変換後のブロック内の各デ
ータは、それぞれ異なる値の空間周波数成分に対応する
係数になっているため、隣接データで補間することはで
きない。従って補間処理は前記ブロック単位で行なう。

【０００９】この場合、被修整ブロックの隣接ブロック
を用いて修整を行なうと空間的な位置のかなり異なるデ
ータで修整することになり、画質劣化が目立つので、空
間的に隣接するブロックではなく、フレーム内で空間的
に同じ位置となるところの、過去のフレームのブロック
を用いて補間修整を行なう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例における誤
り修整の課程を図３に示す。図３において、（ａ）に示
す入力映像信号データとそれを１フレーム遅延させたデ
ータとの間で加減算処理を施すことにより（ｂ）の和フ
レームデータ（Ａ＋Ｂ、Ｃ＋Ｄ、…）および差フレーム
データ（Ａ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、…）を得る。そしてそれぞれ
ブロック化した前記和フレームデータと差フレームデー
タとをペアとしたものを符号化の単位として符号化単位
とし、この符号化単位ごとに直交変換符号化および量子
化を行い、さらに誤り訂正符号を付加して記録信号デー
タ（ｃ）を得る。

【００１１】再生時、前記記録信号データ（ｃ）を記録
媒体に記録再生して得られる再生信号データ（ｄ）に対
して、まず記録時に付加した誤り訂正符号の復号化処理
を行い、その結果をもとに誤りデータの訂正を行う。そ
して前記訂正処理で訂正できなかった残りの誤りデータ
に対して、過去のフレームのデータで補間処理すること
で誤り修整を行う。（ｄ）で２ｐのフレームに訂正不能
のデータ誤りがある場合、（ｅ）に示すようにひとつ前
の１ｐのフレームすなわち２フレーム前のデータで修整
を行う。

【００１２】そして、記録時と逆の逆量子化処理、直交
変換復号化、前記符号化単位のデータの分離処理を行っ
て（ｆ）に示す再生和フレームデータ （（Ａ＋Ｂ）ｐ、（Ａ＋Ｂ）ｐ、（Ｅ＋Ｆ）ｐ、…） および再生差フレームデータ （（Ａ−Ｂ）ｐ、（Ａ−Ｂ）ｐ、（Ｅ−Ｆ）ｐ、…） を得る。その後前記再生和フレームデータと再生差フレ
ームデータの和をとって１／２倍したデータと、差をと
って１／２倍しさらにメモリ等で１フレーム期間遅延さ
せたものとを１フレーム毎に切り替えて出力させること
で、（ｇ）に示す再生映像信号データを得る。

【００１３】ところが（ｇ）に示されるように、誤り修
整が行われた部分は再生映像信号データに復号したと
き、２フレームに渡ってデータが補間されるため、Ａｐ
→Ｂｐ→Ａｐ→Ｂｐ→Ｅｐのフレーム順となる。

【００１４】このとき、補間された部分の映像信号内容
が動きのあるものであった場合、Ａｐ→Ｂｐの動きが２
度繰り返され、Ｂｐ→Ａｐの部分で動きが逆戻りするこ
とになって視覚的にちらつきを生じ、誤り修整部分に大
きな画質劣化を生じてしまう。

【００１５】本発明はかかる点に鑑み、入力映像信号の
時間方向の冗長成分を効果的に除去することで、データ
削減率向上や高画質化を図り、訂正不能なデータ誤り部
分に対して行われる誤り修整での画質劣化をできるだけ
軽減することのできる映像信号記録再生装置を提供する
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ディジタル化された連続する２フレームの
入力映像信号の、フレーム間の画素値の加算値で構成さ
れる和フレームデータと、減算値で構成される差フレー
ムデータとを得るフレーム間演算手段と、前記和フレー
ムデータと差フレームデータをまとめて新たな符号化単
位とする合成手段と、前記合成手段出力を高能率符号化
して符号化データとする高能率符号化手段と、前記符号
化データに所定の量子化ステップサイズを割り当てる量
子化手段と、前記量子化手段出力に誤り訂正符号を付加
して記録信号データとする誤り訂正符号化手段と、前記
記録信号データを記録再生する記録再生手段と、前記記
録再生手段から再生して得られる再生信号データから前
記誤り訂正符号を復号化し、該誤り訂正符号により前記
再生信号データの中の誤りデータを訂正する誤り訂正復
号手段と、前記誤り訂正復号手段で訂正不可能であった
データ誤り部分に対し、過去のフレームの再生信号デー
タを挿入して修整を行う誤り修整手段と、前記誤り修整
手段出力に前記量子化手段と逆の処理を行う逆量子化手
段と、前記逆量子化手段出力を前記高能率符号化手段と
逆の処理を行って復号化する高能率復号手段と、前記高
能率復号手段出力を前記合成手段と逆の処理を行って再
生和フレームデータおよび再生差フレームデータに分離
する分離手段と、通常時は前記再生和フレームデータと
前記再生差フレームデータの加算および減算を行い、前
記加算によって得られる再生フレームのデータを出力し
た後、前記減算によって得られる再生フレームのデータ
を順次出力し、前記修整が行われた部分では前記再生和
フレームデータと前記再生差フレームデータの減算のみ
を行い、前記減量値からなる再生フレームを２度出力す
るフレーム間逆演算手段とを少なくとも備えている。

【００１７】

【作用】本発明は前記した構成により、再生時におい
て、再生データの誤り修整が行われた部分については、
前記再生和フレームと再生差フレームのフレーム間の減
算処理結果のみを再生映像信号として出力することで、
前記修整部分の画像の動きのちらつきをなくし、画質劣
化を軽減することができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。本実施例では、高能率符号化方法と
して、ＤＣＴ等の直交変換を行う場合について考える。
従って、高能率符号化器として直交変換符号化回路を用
いる。また、本実施例では、連続２フレーム間の演算処
理として、フレーム間の加算と減算とを行う場合につい
て考える。

【００１９】図１は本発明の一実施例における映像信号
記録再生装置のブロック図を示すものである。以下その
動作について図１を参照しながら説明する。

【００２０】図１において、１はディジタル化された映
像信号の入力端子、２はフレーム間演算回路、３は合成
回路、４は直交変換符号化回路、５は量子化回路、６は
誤り訂正符号化回路、７は記録再生器、８は誤り訂正復
号回路、９は誤り修整回路、１０は逆量子化回路、１１
は直交変換復号回路、１２は分離回路、１３はフレーム
間逆演算回路、１４は出力端子である。

【００２１】フレーム間演算回路２は、フレームメモリ
２０１、加算器２０２、減算器２０３で構成され、フレ
ーム間逆演算回路１３は、加減算器１３０１、減算器１
３０２、フレームメモリ１３０３、切り替えスイッチ１
３０４で構成されるものとする。

【００２２】入力端子１から入力されたディジタル化さ
れた映像信号は、フレーム間演算回路２に入力され、さ
らにフレームメモリ２０１で１フレーム期間の遅延を施
される。そしてフレーム間演算回路２に入力された映像
信号データと、それと同時刻にフレームメモリ２０１か
ら出力される１フレーム前の映像信号データは、それぞ
れ加算器２０２および減算器２０３に入力され、それぞ
れ連続２フレーム間の画素間で加算および減算処理が行
われ、和フレームデータおよび差フレームデータを得
る。

【００２３】次に、合成回路３で加算器２０２出力の和
フレームデータと減算器２０３出力の差フレームデータ
をペアにして新たな符号化単位とする。これは例えば、
和フレームデータと差フレームデータそれぞれを、次段
の直交変換符号化のためにｎ×ｍ（ｎ，ｍ＝２、３、
４、・・・）画素毎にブロック化し、その後フレーム内
で空間的に同位置の和フレームデータの画素ブロックと
差フレームデータの画素ブロックとをひとまとめにし、
２×ｎ×ｍ画素からなる符号化単位ブロックを構成する
ような処理を行うものである。

【００２４】直交変換符号化回路４は、合成回路３から
入力されたデータに対して直交変換を施し、直交変換係
数である符号化データを得る。量子化回路５は前記符号
化データ、すなわち直交変換係数を前記符号化単位ブロ
ック毎に符号量を制御して所定の量子化ステップサイズ
で各符号化データの量子化を行い、割り当てビット数を
減らすことでデータ量削減を図る。

【００２５】そして、量子化回路５出力データに誤り訂
正符号化回路６で、誤り訂正および誤り修整のための誤
り訂正符号を付加して記録信号データとし、記録再生器
７で記録を行う。

【００２６】再生時、誤り訂正復号回路８において、記
録再生器７からの再生信号データの中から記録時に付加
した誤り訂正符号を復号化し、まず復号化した誤り訂正
符号内容をもとに再生信号データのデータ誤り部分の訂
正を行う。その後、データ誤りの発生位置は特定できる
が、誤り訂正不能である部分については、誤り修整回路
９で誤り修整を行う。

【００２７】この誤り修整は、従来の技術で例示したの
と同様に、図３（ｅ）に示すように、被誤り修整部分と
同位置の過去のフレームすなわち２フレーム前のデータ
を用いて、前記符号化単位毎に補間修整を行なう。誤り
修整用の再生信号データは、誤り修整回路９内にあらか
じめ記憶しておく。

【００２８】誤り訂正および誤り修整処理を施された再
生信号データは、逆量子化回路１０で記録時と逆の逆量
子化処理を施されて直交変換係数である再生符号化デー
タとなり、直交変換信号回路１１で直交変換復号化を行
い再生和フレームデータ画素ブロックと再生差フレーム
データ画素ブロックのペアからなる前記符号化単位毎の
データを得る。

【００２９】直交変換復号回路１１出力データは、分離
回路１２で図３（ｆ）に示されるような再生和フレーム
データと再生差フレームデータとに分離され、次段のフ
レーム間逆演算回路１３に入力される。

【００３０】フレーム間逆演算回路１３では、誤り修整
の行われていない部分については、あらかじめ加減算器
１３０１で加算処理を行うように設定しておき、前記再
生和フレームデータと再生差フレームデータの画素間の
加算を加減算器１３０１で、減算を減算器１３０２でそ
れぞれ行う。

【００３１】そして、減算器１３０２出力データをフレ
ームメモリ１３０３で１フレーム期間だけ遅延させてお
き、切り替えスイッチ１３０４で、加減算器１３０１出
力データとフレームメモリ１３０４出力データとをフレ
ーム単位で切り替えることで、出力端子１４に連続した
フレームの再生映像信号を得る。

【００３２】一方誤り修整の行われた部分については、
フレーム間逆演算回路１３において、加減算器１３０１
で減算処理を行うように設定を変更し、加減算器１３０
１と減算器１３０２共に前記再生和フレームデータと再
生差フレームデータの画素間の減算を行うようにする。
そして減算器１３０２出力データをフレームメモリ１３
０３で１フレーム期間だけ遅延させておき、切り替えス
イッチ１３０４で、加減算器１３０１出力データとフレ
ームメモリ１３０４出力データとをフレーム単位で切り
替えることで、出力端子１４に図３（ｈ）に示すような
再生映像信号を得る。

【００３３】このとき、（ｈ）において再生映像信号の
フレームの順序は Ａｐ→Ｂｐ→Ｂｐ→Ｂｐ→Ｅｐ となり、図３（ｇ）の場合と比較して、映像信号内容の
動きに逆戻りする部分がなくなり、Ｂp のフレームが連
続することで映像信号内容の動きは間欠的になるが、動
き部分の往復動作による画像のちらつきがなくなり、視
覚的画質改善を図ることができる。

【００３４】以上説明したように本実施例によれば、前
記した構成により、誤り修整を行なった部分については
前記再生和フレームデータと再生差フレームデータの画
素間の減算結果のみを出力することで、誤り修整が行な
われた部分の再生画質を改善できる。しかも、フレーム
間逆減算回路１３の中の加減算器１３０１の処理内容の
制御で容易に実現でき、その実用的効果は大きい。

【００３５】なお、入力映像信号データの２フレーム間
の加減算を行い、前記加減算を行ったデータ間で再び加
減算を行うと、演算結果は入力映像信号データの２倍の
値となるが、このことについては、演算の精度や回路規
模の都合等を考慮して適当なところでデータ値を１／２
倍しておけばよい。

【００３６】本実施例では、フレーム間逆演算回路１３
で加減算器１３０１を用いてデータ間の和差処理の切り
替えを行なったが、図２に示すように加減算器１３０１
をデータ間の加算処理のみを行なう加算器１３００１と
し、切り替えスイッチ１３０５を新たに設けることによ
り、誤り修整の行なわれた部分を処理する場合は切り替
えスイッチ１３０５を減算器１３０２出力側に接続する
ことで、図３（ｈ）と同じフレーム順序の再生映像信号
を得ることができ、同様の効果が得られる。

【００３７】なお、本実施例で高能率符号化方法とし
て、ＤＣＴ等の直交変換を行う場合について考えたが、
ＤＰＣＭやＡＤＲＣ等の高能率符号化方法を用いる場合
も同様の効果が得られる。

【００３８】また、本実施例では、連続２フレーム間の
演算処理として、フレーム間の単純な加算および減算を
行う場合について考えたが、データに重み付けを行った
後に加減算を行うようなものであってよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、連
続する２フレームの映像信号の画素間の加減算を行って
和フレームと差フレームを得て、それぞれに適した量子
化及び符号化を施すことにより、空間方向のみならず時
間方向も含んで視覚特性に適合した効率的なデータ量削
減が可能となり大幅なデータ量削減（圧縮）または高画
質化が可能とする。

【００４０】さらに、記録再生時に生じたデータ誤り部
分に対して、誤り訂正および２フレーム前のデータの補
間による誤り修整を行い、誤り修整部分については、前
記再生和フレームデータと再生差フレームデータの間の
減算処理結果のみを再生映像信号として出力すること
で、前記修整部分の画像の動きの逆戻りによるちらつき
を軽減することができ、誤り修整部分の再生画像の視覚
的画質改善を図ることができる。しかも本発明の効果を
得るための追加回路はわずかであり、その実用的効果は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における映像信号記録再生装
置のブロック図

【図２】本発明の一実施例におけるフレーム間逆演算回
路のブロック図

【図３】従来の映像信号記録再生装置および本発明の一
実施例の動作を説明するための各構成要素間の信号デー
タの並び図

【符号の説明】

２ フレーム間演算回路 ３ 合成回路 ４ 直交変換符号化回路 ５ 量子化回路 ６ 誤り訂正符合化回路 ７ 記録再生器 ８ 誤り訂正復号回路 ９ 誤り修整回路 １０ 逆量子化回路 １１ 直交変換復号回路 １２ 分離回路 １３ フレーム間逆演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル化された連続する２フレームの
   入力映像信号の、フレーム間の画素値の加算値で構成さ
   れる和フレームデータと、減算値で構成される差フレー
   ムデータとを得るフレーム間演算手段と、前記和フレー
   ムデータと差フレームデータをまとめて新たな符号化単
   位とする合成手段と、前記合成手段出力を高能率符号化
   して符号化データとする高能率符号化手段と、前記符号
   化データに所定の量子化ステップサイズを割り当てる量
   子化手段と、前記量子化手段出力に誤り訂正符号を付加
   して記録信号データとする誤り訂正符号化手段と、前記
   記録信号データを記録再生する記録再生手段と、前記記
   録再生手段から再生して得られる再生信号データから前
   記誤り訂正符号を復号化し、該誤り訂正符号により前記
   再生信号データの中の誤りデータを訂正する誤り訂正復
   号手段と、前記誤り訂正復号手段で訂正不可能であった
   データ誤り部分に対し、過去のフレームの再生信号デー
   タを挿入して修整を行う誤り修整手段と、前記誤り修整
   手段出力に前記量子化手段と逆の処理を行う逆量子化手
   段と、前記逆量子化手段出力を前記高能率符号化手段と
   逆の処理を行って復号化する高能率復号手段と、前記高
   能率復号手段出力を前記合成手段と逆の処理を行って再
   生和フレームデータおよび再生差フレームデータに分離
   する分離手段と、通常時は前記再生和フレームデータと
   前記再生差フレームデータの加算および減算を行い、前
   記加算によって得られる再生フレームのデータを出力し
   た後、前記減算によって得られる再生フレームのデータ
   を順次出力し、前記修整が行われた部分では前記再生和
   フレームデータと前記再生差フレームデータの減算のみ
   を行い、前記減量値からなる再生フレームを２度出力す
   るフレーム間逆演算手段とを少なくとも有することを特
   徴とする映像信号記録再生装置。