JPH06334966A

JPH06334966A - 画像信号のディジタル録画装置

Info

Publication number: JPH06334966A
Application number: JP12380593A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirano; 裕弘平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1994-12-02

Abstract

(57)【要約】【構成】画像符号化部２では、信号ＰＭＯＤでテレビ画
面の領域に応じて視覚特性に適合した空間解像度の特性
で高能率符号化し、圧縮効率の高い符号化データＳ２を
生成する。そして、シャフリング，誤り訂正符号付加，
チャネル符号化など所定の処理を行った信号ＳＣ１，
…，ＳＣＮを記録再生媒体６に記録する。【効果】記録に必要なビット数が少なく、かつ、高品質
な画像の録画が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号のディジタル
録画装置に係り、特に、画像信号を高能率符号化により
情報量を圧縮した符号化データで蓄積媒体に記録・再生
し、少ない記録ビット数で高品質な画像を録画するに好
適な画像信号のディジタル録画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号のディジタル記録では、ダビン
グによる画質劣化のない高品質な画像の録画ができる。
しかし、ディジタル化した画像をそのまま蓄積媒体に記
録するには、情報量も膨大になり、スピードやコストの
面で問題が多い。このため、高能率符号化技術で情報量
を圧縮した信号を記録することが行われる。そして、こ
の高能率符号化の技術には、予測符号化，直交変換符号
化，サブナイキスト標本化，ハフマン符号化などが用い
られている。

【０００３】一方、画像信号のディジタル録画では、蓄
積媒体で発生するビット誤り，バースト誤りの双方に効
率よく対処できること、編集操作がフレーム単位に可能
なこと、スロー，早送りなどの特殊再生が可能なことな
どの機能が要求される。このため、従来技術による画像
信号のディジタル録画装置では、上記機能を実現するた
め、高能率符号化による情報量の圧縮に制約があり、数
十メガビット／秒程度に符号化した信号で記録・再生を
行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術のディジタル
録画装置では、もっぱら画像信号の統計的性質に基づい
た高能率符号化の処理で情報量の圧縮を行っている。こ
のため、画像によっては圧縮効率が悪くなる、あるいは
符号化に起因した目障りな画質劣化が発生するなどの問
題もある。

【０００５】本発明の目的は、記録に必要な情報量が少
なく、かつ、符号化に伴う画質劣化を極めて少ない画像
信号のディジタル録画装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、入力画像信号をもとに、水平・垂直の
空間解像度特性が異なる複数の画像信号系列を生成する
手段を設けた。さらに、入力画像信号の画面上の領域に
応じて、視覚特性に適合した空間解像度特性の画像信号
系列を選択する手段を設けた。そして、この選択した画
像信号系列を高能率符号化し、圧縮効率の高い符号化デ
ータで蓄積媒体への記録・再生を行う。

【０００７】また、蓄積媒体には半導体メモリから成る
ＩＣメモリカードを採用し、ＤＣフリー，エラーフリー
の特性で効率の良い記録・再生を行う。

【０００８】

【作用】一般に、画像信号では、主要場面を画面の中央
部領域に配置する構図で撮像したものが多い。このた
め、視聴者の視点はほぼ画面の中央部領域に集中する度
合が高く、この画面領域での画質劣化や解像度劣化に対
する検知能力は極めて高い。反面、画面の周辺部領域で
は、この検知能力も低くなる傾向を有する。

【０００９】本発明では、上記の視覚特性に着目し、画
面の領域に応じて視覚の特性に適合した空間解像度特性
で、画像信号の高能率符号化を行う。図２にこの原理説
明図を示す。同図（ａ）は画面上での各モードの領域の
配分例、（ｂ）は各モードの水平・垂直の空間解像度の
特性例である。入力画像信号をもとに、モードＦ〜モー
ドＬの空間解像度特性をもつ画像信号系列を生成し、画
面の領域に応じて、中央部領域では空間解像度特性の最
も高いモードＦに対応した画像信号系列，周辺部領域に
近づくにつれ空間解像度特性の低いモードＭ，Ｌに対応
した画像信号系列を選択する。そして、この選択した画
像信号系列を高能率符号化処理することで、従来技術の
高能率符号化(全画面をモードＦの画像信号系列で符号
化に相当）と比較して、より圧縮効率の高い符号化を実
現する。なお、上述した視覚の特性を利用したことで、
本発明では従来技術と同等以上の総合画質の再生画像を
得ることができる。

【００１０】また、本発明では、空間解像度特性の異な
る画像信号系列の生成は、直交変換符号化の際に変換係
数の重み付け処理を行うことで実現する。離散コサイン
変換行列による直交変換符号化では、その変換係数は水
平・垂直周波数領域の直流成分から高域成分に対応した
ものになる。したがって、変換係数に対して、図３の
（ａ），(ｂ)，(ｃ）に示す様な重み付け処理を行うこ
とで、モードＦ，Ｍ，Ｌに対応した図２（ｂ）に示す空
間解像度の特性の画像信号系列が生成できる。このた
め、水平・垂直の２次元フィルタによる周波数の帯域制
限などの複雑な信号処理は不要で、極めて簡単な処理で
所望の空間解像度特性の画像信号系列を生成できる。

【００１１】さらに、本発明では、蓄積媒体を半導体メ
モリからなるＩＣメモリカードで構成する。このため、
テープ，ディスクなどの媒体で問題になる直流遮断，ド
ロップアウトなどの影響を受けることなく、ＤＣフリ
ー，エラーフリーの良好な特性で効率の良い記録・再生
を行うことができる。

【００１２】

【実施例】本発明の第１の実施例を、図１に示すブロッ
ク図により説明する。これは、蓄積媒体がテープ，ディ
スク等のものに好適な実施例である。

【００１３】記録部では、画像信号ＶＳは画像前処理部
１に入力し、ディジタルの信号に変換する。そして、フ
レーム合成の処理でフレーム画像を生成する。図４に示
す様に、画像信号はインタレース走査の形態のものが多
く、１枚の画像を、実線および点線で示す走査線の２枚
のフィールド画像で構成している。このため、２枚のフ
ィールドの画像を合成して１枚のフレーム画像を生成す
る。つぎに、フレーム画像を分割してマクロブロック領
域を生成し、この領域をさらにブロック（例えば８×８
画素）に分割し、輝度信号Ｙ₀，Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃，色差信
号Ｃｒ，Ｃｂのブロック信号系列Ｓ１を生成する。ま
た、フレーム画像内のマクロブロック領域の位置から、
空間解像度の特性を指定するモード信号ＰＭＯＤ（前述
のモードＦ，Ｍ，Ｌの指定）を生成する。

【００１４】画像符号化部２では、ブロック信号系列Ｓ
１を離散コサイン変換行列と演算し、変換係数を生成す
る。つぎに、モード信号ＰＭＯＤに応じた重み付け処理
を行い、所定の空間解像度特性の画像信号系列に対応し
た変換係数を生成する。そして、量子化，ハフマン符号
化などの処理を行い、高能率符号化した画像符号化デー
タＳ２を生成する。なお、後述する様に、動き補償予測
符号化，サブナイキスト標本化を組み合せた符号化の処
理を行うこともできる。

【００１５】シャフリング分配部３では、蓄積媒体でド
ロップアウト等により時間的に連続して発生する誤り
（バースト誤り）が再生画面内で分散する様に、画像符
号化データの発生順序と記録符号の順序を入れ換えるシ
ャフリング処理を行う。そして、複数チャネルにデータ
を分割し、信号ＳＢ１，…，ＳＢＮ（Ｎ：チャネル分割
数）を生成する。

【００１６】検出符号付加部４では、蓄積媒体で発生す
るビット誤り，バースト誤りの双方に効率的に対処でき
る様に、誤り訂正の検出符号を付加し、信号ＳＥ１，
…，ＳＥＮを生成する。

【００１７】チャネル符号化部５では、直流遮断の影響
を避けるため、スクランブル処理、あるいはＬビットの
符号を直流平衡のとれたＭビットの符号に変換するＬ−
Ｍ符号変換処理を行い、記録符号信号ＳＣ１，…，ＳＣ
Ｎを生成する。そして、この信号を記録再生媒体６に記
録する。

【００１８】再生部では、記録再生媒体６からの再生信
号はチャネル復号化部１０に入力し、デスクランブル処
理、あるいはＭ−Ｌ符号変換処理を行い、もとの信号Ｓ
Ｅ１，…，ＳＥＮに復号する。符号誤り訂正部８では、
付加した検出符号をもとにビット誤り，バースト誤りの
誤り訂正処理を行い、もとの信号ＳＢ１，…，ＳＢＮを
復号する。なお、誤り訂正が不能な符号誤りに対して
は、符号誤りが含まれる領域を示すエラー信号Ｅ１，
…，ＥＮを生成する。そして、合成デシャフリング部９
では、複数チャネルのデータの統合、およびデシャフリ
ング処理を行い、もとの画像符号化データＳ２を復号す
る。また、エラー信号Ｅ１，…，ＥＮから、画像符号化
データＳ２で符号誤りが含まれる領域をエラー領域信号
ＥＰを生成する。

【００１９】画像復号化部１０では、ハフマン復号化，
逆量子化，離散コサイン変換逆行列演算などの所定の復
号化処理を行う。そして、符号誤りを含むブロックの信
号は、相関の強い修整信号（例えば前フレームの信号な
ど）で置換する誤り修整処理を行い、ブロック信号系列
Ｓ１を復号する。

【００２０】画像後処理部１１では、フレーム画像の再
生処理，画像フォーマット変換処理（インタレース走査
の形態への変換など），アナログ信号への変換などの所
定の信号処理を行い、画像信号ＶＳを復号する。

【００２１】以下では、この主要なブロック部の実施例
について説明する。

【００２２】図５は、画像前処理部１の一実施例で、同
図（ａ）はコンポーネント形態の画像信号、（ｂ）はコ
ンポジット形態の画像信号に好適なものである。

【００２３】コンポーネント画像信号では、同図（ａ）
に示す様に、輝度信号Ｙ，色差信号Ｃｒ，Ｃｂを、ＡＤ
変換部１２でディジタルの信号に変換する。フレーム合
成部１３は、信号がインタレース走査の場合には、例え
ば図４に示した様に２枚のフレールド画像の信号を合成
して、１枚のフレーム画像の信号を生成する。サブサン
プル部１４では、色差信号に対して、水平・垂直方向に
それぞれ標本点を１／２に間引くサブサンプリング処理
を行い、図４に示す様な、各マクロブロックの色差信号
ブロックの信号を生成する。そして、ブロック系列発生
部１５では、入力信号の並び換え処理を行い、輝度信号
Ｙ₀，Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃，色差信号Ｃｒ，Ｃｂのブロック信
号系列Ｓ１を生成する。また、モード設定部１６では、
各マクロブロックのフレーム画像内での位置を検出し、
空間解像度特性（モードＦ，Ｍ，Ｌ）を指定するモード
信号ＰＭＯＤを生成する。

【００２４】一方、コンポジット画像信号の場合には、
同図（ｂ）の構成で信号処理を行う。画像信号ＶＳ（例
えばＮＴＳＣテレビジョン信号）は、ＡＤ変換部１２に
入力し、色副搬送波ｆscの４倍の周波数で標本化し、デ
ィジタルの信号に変換する。ＹＣ分離部１７では、例え
ば、水平・垂直の２次元特性で輝度成分Ｙと色成分Ｃを
分離する。そして、色復調部１８では色副搬送波ｆscで
同期検波を行い、色差信号Ｃｒ，Ｃｂを復調する。以
下、フレーム合成部１３でフレーム画像を生成し、サブ
サンプル部１４で色差信号の標本点の間引き処理を行
い、ブロック系列発生部１５で入力信号の並び換え処理
し、ブロック信号系列Ｓ１を生成する。また、モード設
定部１６では、空間解像度の特性を指定するモード信号
ＰＭＯＤを生成する。

【００２５】つぎに、画像後処理部１１の一実施例のブ
ロック図を図６に示す。同図（ａ），（ｂ）はそれぞれ
コンポーネント形態，コンポジット形態の画像信号に対
応する。

【００２６】同図（ａ）では、ブロック信号系列Ｓ１は
ブロック系列配分部１９に入力し、輝度信号ブロックＹ
₀，Ｙ₁，Ｙ₂，Ｙ₃、および色差信号ブロックＣｒ，Ｃｂ
にそれぞれ分離する。アップサンプリング部２０では、
ブロック内の間引かれた標本点の信号を補間処理で再生
するアップサンプリング処理を行い、もとの標本化構造
の色差信号に復号する。フォーマット変換部２１では、
各マクロブロックの信号をフレーム画像内のもとの位置
に配列し、フレーム画像の信号を再生する。つぎに、所
定の画像フォーマット変換処理(例えばインタレース走
査への変換など)を行い、もとの画像信号の系列に変換
する。そして、ＤＡ変換部２２でアナログ信号に変換
し、コンポーネント形態の輝度信号Ｙ，色差信号Ｃｒ，
Ｃｂの画像信号を再生する。

【００２７】一方、同図（ｂ）では、ブロック信号系列
Ｓ１に対し、ブロック系列配分部１９，アップサンプリ
ング部２０，フォーマット変換部２１で同様な信号処理
を行い、輝度信号Ｙ，色差信号Ｃｒ，Ｃｂを再生する。
色変調部２３では、色差信号を色副搬送波ｆscで直交振
幅変調して色信号Ｃを生成する。そして、画像プロセス
部２４では、輝度信号Ｙに色信号Ｃを加算し、所定の同
期信号類を付加する。そして、ＤＡ変換部２２でアナロ
グ信号への変換を行い、コンポジット形態の画像信号Ｖ
Ｓを再生する。

【００２８】つぎに、画像符号化部２，画像復号化部１
０の実施例について、図７ないし図１０で説明する。

【００２９】図７は、離散コサイン変換符号化，ハフマ
ン符号化を組み合せた高能率符号化に好適な実施例であ
る。

【００３０】同図（ａ）の符号化部では、ブロック信号
系列Ｓ１（ブロックは例えば８×８画素で構成）をＤＣ
Ｔ演算部２５に入力し、８行８列の離散コサイン変換行
列との行列演算を行い、変換係数系列Ｓ１１を生する。
変換係数重み付け部２６では、モード信号ＰＭＯＤに応
じて、変換係数に図３に示した様な重み付け処理を行
い、所定の空間解像度を持った画像信号に対応する変換
係数系列Ｓ１２を生成する。そして、量子化部２７では
変換係数を量子化し、固定長の符号系列Ｓ１３を生成す
る。ハフマン符号化部２８では、発生確率の高い符号に
は符号長の短い符号を割り当てる可変長符号化、および
零値の変換係数の個数をランレングス符号化の処理を行
い、符号化データＳ１４を生成する。そして、多重部２
９では、マクロブロック単位に、復号化に必要な符号化
パラメータ信号ＣＰ（量子化タイプ，符号化タイプ等）
を時分割多重し、高能率符号化処理を行った画像符号化
データＳ２を生成する。符号化制御部３０では、符号化
処理を制御する制御信号ＣＴ、および復号化の際に必要
な符号化パラメータ信号ＣＰを生成する。

【００３１】同図（ｂ）の復号化部では、画像符号化デ
ータＳ２を分離部３１に入力し、符号化データＳ１４と
符号化パラメータ信号ＣＰを分離する。復号化制御部３
２は、復号化処理に必要な制御信号ＤＴ、および、エラ
ー領域信号ＥＰをもとに、修整信号で置換するブロック
を指示する誤り修整フラグ信号ＥＣＦを生成する。ハフ
マン復号化部３３は、可変長復号化，ランレングス復号
化の処理を行い、固定長の符号系列Ｓ１３を復号する。
逆量子化部３４では逆量子化処理を行い、もとの変換係
数系列Ｓ１２を復号する。ＩＤＣＴ演算部３５では、離
散コサイン変換逆行列による行列演算を行い、もとのブ
ロックの信号系列Ｓ１５を復号する。この信号系列には
訂正不能な符号誤りを含んだブロックもあるため、誤り
修整部３６では、誤り修整フラグ信号ＥＣＦで指示され
る符号誤りを含んだブロックの信号を相関の強い修整信
号（例えば１フレーム前の信号など）で置換する誤り修
整処理を行い、ブロック信号系列Ｓ１を復号する。

【００３２】図８，図９は、動き補償フレーム間予測符
号化，離散コサイン変換符号化，ハフマン符号化を組み
合せた高能率符号化に好適な実施例である。

【００３３】まず、この実施例における符号化処理の概
要を図９で説明する。同図（ａ）に示す様に、符号化モ
ードはＩピクチャ，Ｐピクチャ，Ｂピクチャの３種類で
ある。Ｉピクチャのモードでは、図７に示した実施例と
同様、フレーム内の離散コサイン変換符号化する。そし
て、変換係数の重み付け処理もモードＦ，Ｍ，Ｌで行
う。一方、Ｐピクチャのモードでは、同図（ｂ）に示す
様に、前フレームの信号を動き補償処理して生成した予
測信号と現フレームの信号との差分成分を予測誤差信号
として抽出する。動き補償フレーム間前向き予測符号化
し、この予測誤差信号を離散コサイン変換符号化する。
また、Ｂピクチャのモードでは、前後のフレームの信号
から予測信号を生成する動き補償フレーム間前向き，後
向き，前後平均予測符号化し、その予測誤差信号を離散
コサイン変換符号化する。なお、Ｐ，Ｂピクチャのモー
ドでは、重み付け処理はスルー特性（全ての変換係数に
重み値１を加重）で行う。

【００３４】図８（ａ）に示す符号化部では、Ｉピクチ
ャのモードではスイッチ３９，４０は端子ａ，Ｐピクチ
ャ，Ｂピクチャのモードでは端子ｂに接続して符号化の
処理を行う。ブロック信号系列Ｓ１は、スイッチ３９の
端子ａ，動きベクトル検出部３７，減算部３８に入力す
る。動きベクトル検出部３７では、Ｐピクチャ，Ｂピク
チャのモードで使用する予測信号ＰＳの生成に必要な、
動きベクトル情報ＭＶを抽出する。また、減算部３８で
は予測信号ＰＳとの減算を行い、予測誤差信号ＰＥを生
成する。スイッチ３９の出力はＤＣＴ演算部２５に入力
し、８行８列の離散コサイン変換行列との行列演算を行
い、変換係数系列Ｓ２１を生成する。変換係数重み付け
部２６は、Ｉピクチャのモードではモード信号ＰＭＯＤ
に応じて、変換係数に図３に示した様な重み付けの処理
を行う。一方、Ｐピクチャ，Ｂピクチャのモードではス
ルー特性で重み付け処理を行う。この出力信号Ｓ２２は
量子化部２７に入力し、変換係数の量子化処理を行い、
固定長の符号系列Ｓ２３を生成する。この信号の一方
は、ハフマン符号化部２８に入力し、可変長符号化、な
らびに零値の変換係数の個数のランレングス符号化の処
理を行い、符号化データＳ２４を生成する。そして、多
重部２９では符号化パラメータ信号ＣＰ，動きベクトル
情報ＭＶを時分割多重し、高能率符号化処理を行った画
像符号化データＳ２を生成する。符号系列Ｓ２３の他方
は、逆量子化部３４，ＩＤＣＴ演算部３５で復号化の処
理を行い、加算部４１でスイッチ４０の出力と加算し
て、もとのブロック信号系列に復号する。そして、動き
補償予測信号生成部４２に入力し、動きベクトル情報Ｍ
Ｖをもとに動き補償の処理を行い、Ｐピクチャ，Ｂピク
チャに対応した予測信号ＰＳを生成する。また、符号化
制御部３０は、符号化処理に必要な制御信号ＣＴ、なら
びに復号化の際に必要な符号化パラメータ信号ＣＰを生
成する。

【００３５】図８（ｂ）の復号化部では、画像符号化デ
ータＳ２は分離部３１に入力し、符号化データＳ２４，
符号化パラメータ信号ＣＰ、および動きベクトル情報Ｍ
Ｖをそれぞれ分離する。そして、復号化制御部３２で
は、復号化処理に必要な制御信号ＤＴを生成する。ま
た、エラー領域信号ＥＰをもとに、誤り修整処理で修整
信号に置換するブロックを指示する誤り修整フラグ信号
ＥＣＦを生成する。符号化データＳ２４はハフマン復号
化部３３に入力し、もとの固定長の符号系列Ｓ２３を復
号する。ＩＤＣＴ演算部３４では、離散コサイン変換逆
行列による行列演算を行う。そして、この出力は、Ｉピ
クチャのモードではもとのブロック信号系列、Ｐピクチ
ャ，Ｂピクチャのモードでは予測誤差信号の成分に対応
する。加算部４１では予測信号ＰＳとの加算を行う。そ
して、スイッチ４３は、Ｉピクチャでは端子ａ、Ｐピク
チャ，Ｂピクチャでは端子ｂに接続し、この出力から復
号したブロックの信号系列Ｓ２０を得る。そして、誤り
修整部３６は、誤り修整フラグ信号ＥＣＦにより、符号
誤りを含んだブロックの信号を相関の強い修整信号（例
えば前フレームの信号など）で置換する誤り修整の処理
を行い、ブロック信号系列Ｓ１を復号する。また、動き
補償予測信号生成部４２では、動きベクトル情報ＭＶを
もとに動き補償の処理を行い、Ｐピクチャ，Ｂピクチャ
の復号に必要な予測信号ＰＳを生成する。

【００３６】なお、画像信号のディジタル録画では、フ
レーム単位の編集や、スロー，早送りなどの特殊再生等
の機能が要求される。このため、Ｐピクチャ，Ｂピクチ
ャの符号化モードのフレーム数もある程度の制約を受
け、例えば、図９（ｂ）に示す標準モードやＭＰＥＧモ
ードによる符号化が妥当と考えられる。

【００３７】図１０は、サブナイキスト標本化，離散コ
サイン変換符号化，ハフマン符号化を組み合せた高能率
符号化に好適な実施例である。

【００３８】同図（ａ）の符号化部では、ブロック信号
系列Ｓ１をサブナイキスト標本化部４４に入力し、標本
点の数を１／２に間引くサブナイキスト標本化の処理を
行う。この標本化の一例を同図（ｃ）に示す。そして、
この出力信号Ｓ３１に対して、ＤＣＴ演算部２５では離
散コサイン変換行列による行列演算を行い、変換係数系
列Ｓ３２を生成する。変換係数重み付け部２６は、モー
ド信号ＰＭＯＤに応じて、図３に示した様なモードＦ，
Ｍ，Ｌの変換係数の重み付け処理を行う。そして、所定
の空間解像度を有する変換係数系列Ｓ３３を生成する。
量子化部２７は変換係数の量子化を行い、固定長の符号
系列Ｓ３４を生成する。ハフマン符号化部２８では、可
変長符号化（発生確率の高い符号には符号長の短い符号
を割り当てる）、ならびに零値の変換数の個数のランレ
ングス符号化する処理を行い、符号化データＳ３５を生
成する。そして、多重部２９では、復号化に必要な符号
化パラメータ信号ＣＰ（量子化タイプ，符号化タイプ
等）を時分割で多重し、画像符号化データＳ２を生成す
る。符号化制御部３０は、符号化を制御する制御信号Ｃ
Ｔ、および符号化パラメータ信号ＣＰを生成する。

【００３９】同図（ｂ）の復号化部では、画像符号化デ
ータＳ２を分離部３１に入力し、符号化データＳ３５，
符号化パラメータ信号ＣＰに分離する。復号化制御部３
２では、復号化処理に必要な制御信号ＤＴを生成する。
また、エラー領域信号ＥＰより、誤り修整処理を行うブ
ロックを指示する誤り修整フラグ信号ＥＣＦを生成す
る。ハフマン復号化部３３は、可変長復号化，ランレン
グス復号化により、固定長の符号系列Ｓ３４を復号す
る。逆量子化部３４では、逆量子化処理により、もとの
変換係数系列Ｓ３３を復号する。そして、ＩＤＣＴ演算
部３５では、離散コサイン変換逆行列による行列演算を
行い、ブロックの信号系列Ｓ３６を復号する。この信号
系列には訂正不能な符号誤りを含むブロックもあり、誤
り修整部３６で、誤り修整フラグ信号ＥＣＦで指示され
る符号誤りを含むブロックの信号を、相関の強い修整信
号（例えば前記フレームの信号など）で置換する誤り修
整処理を行う。そして、標本点補間部４５では、サブナ
イキスト標本化で抜けた標本点の信号を補間処理で再生
し、もとのブロック信号系列Ｓ１を復号する。

【００４０】つぎに、シャフリング分配部３，合成デシ
ャフリング部９の一実施例を図１１に示す。従来技術と
同様、メモリへの信号の書き込み、メモリからの信号の
読み出しの動作を制御し、シャフリング，デシャフリン
グの処理を行う。

【００４１】同図（ａ）のシャフリング分配部では、画
像符号化データＳ２は、ＷＴ制御部４７のＷＴ信号によ
り、順次、メモリ部４６に信号の書き込みを行う。一
方、ＲＤ制御部４８のＲＤ信号により、書き込み時とは
異なる順序で、各メモリ部４６から信号を読み出し、シ
ャフリング処理した複数チャネルの信号ＳＢ１，…，Ｓ
ＢＮを生成する。

【００４２】同図（ｂ）の合成デシャフリング部では、
複数チャネルの信号ＳＢ１，…，ＳＢＮ，エラー信号Ｅ
１，…，ＥＮは、ＷＴ制御部４９のＷＴ信号（ＲＤ制御
部４８のＲＤ信号と同一アドレス）により、各メモリ部
４６に信号を書き込む。そして、ＲＤ制御部５０のＲＤ
信号（ＷＴ制御部４７のＷＴ信号と同一アドレス）で、
順次、メモリ部４６から信号を読み出し、デシャフリン
グ処理でもとの順序に復号した画像符号化データＳ２，
データ領域信号ＥＰを生成する。

【００４３】つぎに、検出符号付加部４，符号誤り訂正
部８の一実施例を図１２に示す。蓄積媒体で発生するビ
ット誤り，バースト誤りの双方に効率的に対処できる様
に、従来技術と同様、同図（ｃ）に示す様に内符号と外
符号を２次元的に組み合せた構成で実現する。

【００４４】同図（ａ）の検出符号付加部では、外符号
検査点付加部５１で外符号検査点の符号を付加する。そ
して、内符号検査点付加部５２では、内符号検査点の付
加、ならびに、数個の内符号を単位とするブロック化の
処理を行い、ブロックの区切りやブロック番号を示す同
期信号，ＩＤ符号を付加し、信号ＳＥ１を生成する。

【００４５】同図（ｂ）の符号誤り訂正部では、内符号
訂正部５３で、信号ＳＥ１の同期符号，ＩＤ符号を検出
し、もとの内符号に復号する。そして、内符号による符
号誤りの訂正処理を行い、ビット誤りや短いバースト誤
りを訂正する。外符号訂正部５４では、外符号による符
号誤りの訂正処理で、内符号で訂正できずに残っている
符号誤りを訂正し、誤り訂正処理した信号ＳＢ１を生成
する。また、内符号，外符号でも訂正不能な符号誤りに
対しては、この領域を示すエラー信号Ｅ１を発生する。

【００４６】なお、内符号，外符号には、例えばリード
ソロモン符号，ＢＣＨ符号，パリティ符号など種々の誤
り訂正符号，誤り検出符号を用いることができる。

【００４７】つぎに、チャネル符号化部５，チャネル復
号化部７の実施例を図１３，図１４に示す。

【００４８】図１３は、スクランブル処理により直流遮
断の影響を避けるに好適なものである。

【００４９】同図(ａ)のチャネル符号化部では、ランダ
ムパターン発生部５６で生成するＭ系列の擬似ランダム
パターン信号ＲＰと信号ＳＥ１をＥＸＯＲ回路５５で排
他的論理和演算し、同期付加部５７で同期符号ＨＣを付
加して、記録符号信号ＳＣ１を生成する。制御部５８
は、ランダムパターン生成部５６の初期設定信号，同期
符号ＨＣを発生する。

【００５０】同図（ｂ）のチャネル復号化部では、同期
検出部５９で同期符号を検出し、ランダムパターン生成
部５６の初期設定信号を発生する。ＥＸＯＲ回路５５で
は、ランダムパターン生成部５６で生成した擬似ランダ
ムパターン信号ＲＰとの排他的論理和演算し、もとの信
号ＳＥ１を復号する。

【００５１】図１４は、Ｌ−Ｍ符号変換処理により直流
遮断の影響を避けるに好適なものである。

【００５２】同図（ａ）のチャネル符号化部では、信号
ＳＥ１をＳＰ変換部６０に入力し、Ｌビットのパラレル
な符号に変換する。Ｌ−Ｍ変換部６１では、Ｌビットの
符号を直流平衡のとれたＭビットの符号に変換する。Ｐ
Ｓ変換部６２ではシリアルな信号に変換する。そして、
同期付加部５７で同期信号を付加し、記録符号信号ＳＣ
１を生成する。これらの動作に必要な信号類は、制御部
６３で生成する。

【００５３】同図（ｂ）のチャネル復号化部では、同期
検出部５９で同期信号を検出し、これをもとに制御部６
７で動作に必要な信号類を生成する。ＳＰ変換部６４で
はＭビットの符号に変換する。Ｍ−Ｌ変換部６５ではも
とのＬビットの符号に変換する。そして、ＰＳ変換部６
６でシリアルな信号に変換し、もとの信号ＳＥ１に復号
する。

【００５４】このように、本実施例によれば、視覚特性
に適合した形態で、画質劣化が目立ちにくく、かつ、少
ない記録ビット数で高品質な画像が録画できる画像信号
のディジタル記録再生装置を実現できる。

【００５５】つぎに、本発明の第２の実施例を、図１５
に示すブロック図により説明する。これは、蓄積媒体に
ＩＣメモリカードなどを用いる場合に好適な実施例であ
る。

【００５６】画像信号ＶＳは、画像前処理部１に入力
し、ディジタル化，フレーム合成によるフレーム画像の
生成，フレーム画像のマクロブロック分割の信号処理を
行い、例えば、８×８画素のブロックで構成したブロッ
ク信号系列Ｓ１を生成する。また、フレーム画像内のマ
クロブロック領域の位置を検出し、各ブロックでの空間
解像度の特性を指定するモード信号ＰＭＯＤを生成す
る。

【００５７】画像符号化部２では、離散コサイン変換行
列との行列演算で生成した変換係数に対してモード信号
ＰＭＯＤに応じた重み付け処理を行い、所定の空間解像
度の特性を有する画像信号系列の変換係数を生成する。
そして、ハフマン符号化などの処理を行い、高能率符号
化した画像符号化データＳ２を生成する。なお、動き補
償予測符号化，サブナイキスト標本化など種々の符号化
を組み合せた高能率符号化を行うことも可能である。

【００５８】記録プロセス部６８では、蓄積媒体に適し
た信号フォーマットへの変換、例えば、信号系列のパケ
ット化，シリアル・パラレル変換，識別コードの付加な
どの処理を行い、書き込みデータ信号系列ＷＴＤを生成
する。また、書き込み動作の制御信号ＷＴＣＴを生成す
る。

【００５９】蓄積媒体のＩＣメモリカード媒体６９で
は、制御信号ＷＴＣＴにより指定されるメモリセルに、
書き込みデータ信号系列ＷＴＤを書き込む。一方、読み
出し動作の制御信号ＲＤＣＴにより指定されるメモリセ
ルから読み出し、読み出しデータ信号系列ＲＤＤを出力
する。

【００６０】再生プロセス部７０では、信号フォーマッ
トの逆変換の処理を行い、もとの画像符号化データＳ２
を復号する。また、読み出し動作の制御信号ＲＤＣＴを
生成する。

【００６１】画像復号化部１０では、ハフマン復号化，
離散コサイン変換逆行列演算など所定の復号化処理を行
い、ブロック信号系列Ｓ１を復号する。

【００６２】画像後処理部１１では、ブロック信号系列
Ｓ１をもとにフレーム画像を再生し、画像フォーマット
変換処理（インタレース走査への変換など）を行い、ア
ナログ信号に変換して、画像信号ＶＳを復号する。

【００６３】本実施例における画像前処理部１，画像符
号化部２，画像後処理部１１は、第１の実施例と同様な
構成、画像復号化部１０は誤り修整部を省略した構成に
よって実現できる。

【００６４】図１６は、記録プロセス部６８の一実施例
図である。バッファメモリ部７１に入力した画像符号化
データＳ２は、記録制御部７４の制御信号で読み出し、
パケット化部７２に入力する。そして、例えば、数十バ
イトを単位にパケット化を行い、識別コードＩＤを付加
する。ＳＰ変換部７３ではパラレル変換処理を行い、書
き込みデータ信号系列ＷＴＤを生成する。また、記録制
御部７４では、この信号系列をＩＣメモリカード媒体に
書き込むに必要な制御信号ＷＴＣＴを生成する。

【００６５】図１７は、再生プロセス部７０の一実施例
図である。再生制御部７６で生成した制御信号ＲＤＣＴ
によりＩＣメモリカード媒体から読み出した読み出しデ
ータ信号系列ＲＤＤは、ＩＤ検出部７５に入力し、識別
コードＩＤを検出し、各部の動作に必要な制御信号類を
生成する。ＰＳ変換部７７ではシリアル変換処理を行
い、パケット復号部７８ではもとの符号化ビットストリ
ームの信号に変換し、バッファメモリ部７９に入力し、
その出力より画像符号化データＳ２を得る。

【００６６】図１８は、ＩＣメモリカード媒体６９の一
構成図である。入力バッファ部８０では入力信号ＷＴＤ
をラッチし、その出力はメモリセル部８２に供給する。
各メモリセル部は多数のセルで構成される。そして、Ｗ
Ｔモード信号生成部８１では、制御信号ＷＴＣＴをもと
にセルへの書き込み動作信号ＷＴＭＤを生成し、指定し
たセルに信号を記憶する。一方、ＲＤモード信号生成部
８４では、制御信号ＲＤＣＴをもとにセルからの読み出
し動作信号ＲＤＭＤを生成し、指定したセルから信号を
読み出す。そして、出力バッファ部８３でラッチして、
出力信号RDDを出力する。

【００６７】この様に、本実施例によれば、蓄積媒体が
備えているＤＣフリー，エラーフリーの特性を有効に活
用することで、信号処理が簡単で、かつ、少ない記録ビ
ット数で高品質な画像が録画できる画像信号のディジタ
ル記録再生装置を実現することができる。

【００６８】なお、実施例の説明では、フレーム画像内
の空間解像度の特性は、図２に示した様なモードＦ，
Ｍ，Ｌが段階的に変化する例で示した。しかし、本発明
は、フレーム画像内の中央部領域から周辺部領域に空間
解像度が連続して変化する特性で実現することも可能で
ある。また、フレーム画像内での空間解像度の配分に関
しても、図２に示したものに限定されることなく、種々
の形態が可能である。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、画像信号を視覚特性に
適合した形態の、画質劣化が少なく、圧縮効率の高い画
像符号化した符号化データでディジタル記録・再生する
ため、少ない記録ビット数で高品質な画像を録画するデ
ィジタル記録再生装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図。

【図２】本発明における画像符号化の原理説明図。

【図３】ＤＣＴ変換係数の重み付けによる空間解像度の
特性図。

【図４】本発明における信号処理の説明図。

【図５】画像前処理部の一実施例のブロック図。

【図６】画像後処理部の一実施例のブロック図。

【図７】画像符号化部，復号化部の第１の実施例のブロ
ック図。

【図８】画像符号化部，復号化部の第２の実施例のブロ
ック図。

【図９】第２の画像符号化部，復号化部での符号化処理
の説明図。

【図１０】画像符号化部，復号化部の第３の実施例のブ
ロック図。

【図１１】シャフリング分配部，合成デシャフリング部
の一実施例のブロック図。

【図１２】検出符号付加部，符号誤り訂正部の一実施例
の説明図。

【図１３】チャネル符号化部，復号化部の第１の実施例
のブロック図。

【図１４】チャネル符号化部，復号化部の第２の実施例
のブロック図。

【図１５】本発明の第２の実施例のブロック図。

【図１６】第２の実施例の記録プロセス部のブロック
図。

【図１７】第２の実施例の再生プロセス部のブロック
図。

【図１８】第２の実施例のＩＣメモリカード媒体のブロ
ック図。

【符号の説明】

１…画像前処理部、２…画像符号化部、３…シャフリン
グ分配部、４…検出符号付加部、５…チャネル符号化
部、６…記録再生媒体、７…チャネル復号化部、８…符
号誤り訂正部、９…合成デシャフリング部、１１…画像
復号化部、１１…画像後処理部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号を高能率符号化により情報量を圧
縮して蓄積媒体への記録・再生を行う画像信号のディジ
タル録画装置において、入力画像信号をもとに、水平・
垂直の空間解像度の特性の異なる複数の画像信号系列を
生成する手段，入力画像信号の画面内での画像領域を検
出する手段を設け、上記画像領域に応じて、画面内の中
央部領域では空間解像度の高い特性の画像信号系列，画
面内の周辺部領域では中央部領域より低い空間解像度の
特性の画像信号系列を選択し、上記選択した画像信号系
列を高能率符号化した符号化データをチャネル符号化し
て蓄積媒体に記録・再生することを特徴とする画像信号
のディジタル録画装置。
【請求項２】請求項１において、水平・垂直の空間解像
度の特性が異なる複数の画像信号系列は、入力画像信号
を離散コサイン変換して得る変換係数に対して、特性の
異なる重み付け処理を行うことにより生成する画像信号
のディジタル録画装置。
【請求項３】請求項１または２において、高能率符号化
は、離散コサイン変換符号化とハフマン符号化を組み合
せた符号化である画像信号のディジタル録画装置。
【請求項４】請求項１または２において、高能率符号化
は、動き補償フレーム間予測符号化，離散コサイン変換
符号化，ハフマン符号化を組み合せた符号化である画像
信号のディジタル録画装置。
【請求項５】請求項１または２において、高能率符号化
は、サブナイキスト標本化，離散コサイン変換符号化，
ハフマン符号化を組み合せた符号化である画像信号のデ
ィジタル録画装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
蓄積媒体は、半導体メモリから成るＩＣメモリカードに
より構成した画像信号のディジタル録画装置。