JPH07107491A - 動画像記録装置と動画像再生装置とビデオディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 動画像記録装置は、符号化回路２で動画像信
号を一定間隔でフレーム内符号化と前方予測フレーム間
符号化と双方向予測フレーム間符号化を行い、メモリ４
に入力された符号化データをアドレス制御回路５によっ
てフレーム内符号化データに続けて少なくとも１つ以上
の前方予測フレーム間符号化データが連続するように並
べ換え、蓄積媒体記録装置６に記録し、再生時には、動
画像再生装置は、蓄積媒体記録装置７から読み出したフ
レームデータの順序を、メモリ８のアドレス制御回路１
１によって並べ換え、復号化回路１２で復号化する。 【効果】 上記のように符号化データを並べ変えて記録
したことによって、再生時に１回のアクセス動作でフレ
ーム内符号化データに続いて少なくとも１つ以上の前方
予測フレーム間符号化データが読み出せるため、高速再
生時になめらかな動画像を再生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョン等の画像情
報を高能率符号化したデータを光ディスク等の記録媒体
に記録する動画像記録装置と、蓄積記録媒体から動画像
を再生する動画像再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、動画像の高能率圧縮符号化技術を
利用した光ディスク等の蓄積記録媒体への記録を目的と
した動画像記録装置と、このように記録された蓄積記録
媒体から動画像を再生するための動画像再生装置の開発
が行われている。蓄積記録媒体からの再生時には通常再
生に加えて、特殊再生として、高速再生やランダムアク
セス等の機能が必要になってくる。

【０００３】動画像の符号化にあたっては、フレーム内
符号化、及びフレーム間符号化を行う。フレーム内符号
化は単一フレーム内のデータのみで符号化を行う方法で
ある（この符号化で得られるデータを以下Ｉフレームデ
ータと呼ぶ。）。画像信号は動きを伝送するために毎秒
数十フレームに標本化されており、この標本間の冗長度
を除去する手法が有効である。フレーム間符号化は予め
わかっている画像信号から次に入力される画像信号を予
測し、予想がはずれた分だけを符号化するものである。
１フレーム前の画面中の同一位置の画素を参照画像とし
て予測すれば、画面に動きがなく静止している場合は、
最も理想的な予測が行える。画面中に動きがある場合は
フレーム間の相関は低くなり、符号化の効率は低下して
しまう。

【０００４】そこで、画像に動きがある場合でも効率よ
く符号化できるフレーム間符号化方式として、動き補償
フレーム間符号化の手法が提案されている。これは画面
中の動いている部分に対して、その動き量（移動方向と
移動距離、以下動きベクトルと呼ぶ。）を検出し、動き
ベクトルに応じて前の画面中で予測に用いる位置を補正
するものである。フレーム間符号化には、前方予測フレ
ーム間符号化と双方向予測符号化がある。

【０００５】前方予測フレーム間符号化（この符号化に
よって得られるデータを以下Ｐフレームデータと呼
ぶ。）には２つの方法がある。１つはＩフレームデータ
を参照して前方予測を行う方法で、もう１つは時間的に
１つ前のＰフレームデータを参照して前方予測を行う方
法である。

【０００６】双方向予測符号化（この符号化で得られる
データを以下Ｂフレームデータと呼ぶ。）には２つの方
法がある。一つはＩフレームデータとＰフレームデータ
を参照して予測を行う方法で、もう一つは時間的に前と
後の前方予測フレーム間符号化データから予測を行う方
法である。符号化の効率はＢフレームデータ、Ｐフレー
ムデータ、Ｉフレームデータの順で良い。高速再生やラ
ンダムアクセスを行う場合、符号化効率は劣るがフレー
ム内符号化をある一定の間隔で行わなければならない。

【０００７】以下で図面を参照しながら、上述した従来
例の動画記録装置と動画再生装置とビデオディスクの一
例について説明する。ここでは理解を容易にするため、
動画像信号を１２フレームに１回フレーム内符号化、１
２フレームに３回前方予測フレーム間符号化、１２フレ
ームに８回双方向予測フレーム間符号化を行うものとす
る。

【０００８】図３（ａ）に動画像のフレーム順序を、
（ｂ）に前記符号化を行った時のフレーム順序を示す。
Ｉnはフレーム内符号化を行うフレーム、Ｂn1，Ｂn2，
Ｂn3，Ｂn4，Ｂn5，Ｂn6，Ｂn7，Ｂn8は双方向予測符号
化を行うフレーム、Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3は前方予測フレー
ム間符号化を行うフレームである。

【０００９】図５は従来例の動画像記録装置のブロック
図である。図５において、１は動画像信号の入力端子、
２は符号化回路部、３はバッファメモリ、６は蓄積記録
媒体記録装置で構成される。符号化回路部２において２
０１は減算回路、２０２は直交変換回路、２０３は量子
化回路、２０４は逆量子化回路、２０５は逆直交変換回
路、２０６は加算回路、２０７はフレームメモリ、２０
８はフレーム間の画像データの相関を求める動きベクト
ル予測回路、２０９、２１１はフレーム内、フレーム間
符号化を切り替えるスイッチ、２１０は可変長符号化回
路である。蓄積記録記録装置６において６０１は信号処
理回路、６０２は蓄積記録記録媒体である。

【００１０】以上のような構成の従来例の動画像記録装
置について、以下その動作を説明する。

【００１１】入力端子１に入力された動画像信号は符号
化回路部２によって符号化される。符号化回路部２はス
イッチ２０９、２１１をそれぞれＡ側に切り替えるとフ
レーム内符号化を行い、Ｂ側に切り替えるとフレーム間
符号化を行う。フレーム内符号化はフレームデータを直
交変換回路２０２で直交変換し、量子化回路２０３で量
子化を行い、可変長符号化回路２１０で可変長符号化を
行う。前記可変長符号化データは復号時に必要な情報を
付加して出力される。

【００１２】符号化回路部２からの出力はバッファメモ
リ３に蓄積される。バッファメモリ３に蓄積された符号
化データは、そのデータ総量に応じて量子化回路２０３
の量子化パラメータを調節し、バッファメモリ３の出力
データのレート制御が行われる。バッファメモリ３から
の出力は蓄積記録媒体装置６に送られ、蓄積記録記録媒
体６０２に記録するためのフォーマットの変換を信号処
理回路６０１で行い、蓄積記録媒体６０２に記録する。
バッファメモリ３からの出力時の信号のフレーム順序を
図３（ｂ）に示す。なお、従来例のビデオディスクとし
ては、上記の従来例の動画像記録装置によって記録され
た蓄積記録媒体が挙げられる。

【００１３】図６は従来例の動画像再生装置のブロック
図である。この動画像再生装置において７は蓄積記録媒
体再生装置、１０はバッファメモリ、１２は復号化回
路、９はＣＰＵである。蓄積記録媒体再生装置７におい
て７０１は信号処理回路、７０２はアクセス制御回路、
７０３は蓄積記録媒体である。復号化回路１２において
１２０１は可変長符号復号化回路、１２０２は逆量子化
回路、１２０３は逆直交変換回路、１２０４は加算回
路、１２０５はフレームメモリ、１２０６は切り替えス
イッチである。

【００１４】以上のように構成された従来例の動画像再
生装置について以下その動作を説明する。

【００１５】最初に通常再生について説明する。蓄積記
録媒体再生装置７は蓄積記録媒体７０３に記録された信
号を信号処理回路７０１を介して読み出す。このときの
出力は図３（ｂ）に示すような信号が得られる。この信
号はバッファメモリ１０を経て、復号化回路部１２で復
号化される。復号化回路部１２はスイッチ１２０６をＡ
に切り替えるとフレーム内復号化を行い、スイッチがＢ
に接続されたときは、前方予測フレーム間復号化及び双
方向予測復号化を行う。

【００１６】次に、高速再生について説明する。高速再
生は蓄積記録媒体７０３からＩフレームのみを読みだ
し、復号化することによって実現される。この動作はＣ
ＰＵ９の指示により、アクセス制御回路７０２が蓄積記
録媒体７０３中のＩフレームを順番にアクセスすること
によって行う。蓄積媒体再生装置７からの出力は図４
（ａ）のようになる。フレーム内符号化は一定間隔で行
われるのでＩフレームは蓄積記録媒体７０３上で物理的
に離れた位置に記録されているため、、１つのＩフレー
ムを読み出す毎に１回のアクセス動作が必要になる。読
み出されたＩフレームはバッファメモリ１０を経て、復
号化回路１２で復号化され、動画像信号が出力される。
アクセス間隔が短い場合、フレーム内符号化データを読
み出せない可能性がある。

【００１７】アクセス時間内に復号化する画像データが
存在しない場合、フレームメモリ１２０５に記憶されて
いる時間的に１つ前の画像データを再度出力することに
よって動画像の不自然な中断を回避する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の従
来の動画像記録装置、動画像再生装置、及びビデオディ
スクでは、蓄積記録媒体からのＩフレームのみを読み出
して復号化する高速再生において１つのＩフレームを読
み出す毎に１回のアクセス動作が必要であり、時間当た
りに読み出せる画像データの量が減少し、なめらかな高
速再生が困難であるという問題点があった。加えてアク
セス間隔が短い場合、フレーム内符号化データを所定時
間内に読み出せない可能性があるという問題点もあっ
た。

【００１９】本発明は上記の従来の問題点を解決するも
ので、高速再生モードにおいても、蓄積媒体へのアクセ
ス回数が少なく、なめらかな動画像の再生が行える動画
像記録装置と動画像再生装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の動画像記録装置は、動画像信号から一定間隔
で選びだしたフレームをフレーム内符号化し、これ以外
の部分を前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレ
ーム間符号化する動画像信号符号化手段と、動画像信号
符号化回路の出力であるＩフレームとＰフレームとＢフ
レームの順序を変更して少なくとも１つ以上のＰフレー
ムをＩフレームの後に連続して蓄積記録媒体に記録され
るようにした蓄積媒体記録装置とを備えている。

【００２１】また、上記目的を達成するために本発明の
動画像再生装置は、蓄積記録媒体からのＩフレームと、
ＰフレームとＢフレームを読み出す蓄積媒体再生装置
と、ＩフレームとＰフレームとＢフレームを蓄積するメ
モリと、メモリから任意の順番でＩフレームとＰフレー
ムとＢフレームを出力するメモリアドレス制御回路と、
ＩフレームとＰフレームとＢフレームを復号化する復号
化回路とを備えたものである。

【００２２】また、本発明のビデオディスクはＩフレー
ムとＰフレームとＢフレームの順序を変更して少なくと
も１つ以上のＰフレームをＩフレームの後に連続して記
録されるようにした蓄積記録媒体である。

【００２３】

【作用】本発明は上記のような構成によって、高速再生
時に１回のアクセス動作によって蓄積記録媒体上のＩフ
レーム及び少なくとも１つ以上のＰフレームを確実に読
み出すことが簡単な制御でできるので単位時間当たりに
読み出せる画像データの量が増加し、高速再生時におい
てなめらかで自然な動画像を再生することができる。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例の動画像記録装置につい
て、図面を用いて説明を行う。動画像信号は従来例と同
じく１２フレームに一回フレーム内符号化、１２フレー
ムに３回前方予測フレーム間符号化、１２フレームに８
回双方向予測フレーム間符号化を行う動画像信号符号化
をここでは行うことにする。

【００２５】図１は本発明の一実施例における動画像記
録装置のブロック図である。従来例と同一機能の構成要
素には同一符号をつけて、その詳細な説明は省略する。
図１において、４はフレームメモリ、５はアドレス制御
回路である。蓄積記録媒体７０２としては光ディスクを
用いる。

【００２６】以上のように構成された動画像信号記録装
置について、以下その動作を説明する。入力端子１より
入力された動画像信号は符号化回路２で従来例と同様の
符号化処理をされ、その符号化データはバッファメモリ
３に蓄積された後、メモリ４に転送される。図３（ｂ）
にバッファメモリ３からの出力信号を示す。メモリ４は
入力されるＩフレーム、Ｐフレーム、Ｂフレームの順序
をメモリ４のアドレス制御回路５の制御によって変更し
て出力する。

【００２７】図３（ｃ）にメモリ４からの出力を示す。
アドレス制御回路５はＩフレームに続いてＰフレームが
少なくとも１つ以上並ぶようにメモリ４にアドレスを与
える。ここでは１つのＩフレームにＰフレームを３つ連
続して蓄積媒体記録装置６の蓄積記録媒体６０２に記録
するようにしている。また、上記の本実施例の動画像信
号記録装置の出力を蓄積記録媒体に記録することによっ
て、本実施例のビデオディスクを作成する。

【００２８】次に本発明の一実施例の動画像再生装置に
ついて図２を用いて説明を行う。従来例と同一機能の構
成要素には同一符号をつけて、その詳細な説明は省略す
る。図２において、１１はアドレス制御回路である。

【００２９】最初に通常再生の場合について説明を行
う。蓄積記録媒体７０２に記録された信号は蓄積媒体再
生装置により読み出されてメモリ８に蓄積される。この
時の蓄積記録媒体７０２からの再生信号は図３（ｃ）の
ようになる。メモリ８は前記再生信号をＣＰＵ９によっ
て制御されるアドレス制御回路１１によって図３（ｂ）
に示されるように並べ換えて出力する。図３（ｂ）の信
号はＩフレームとＰフレームとＢフレームとを符号化時
のフレーム順番順に並べたものである。この信号をバッ
ファメモリ１０を経た後、復号化回路１２で復号化す
る。復号化の手順は従来例の復号化回路と同じである。

【００３０】次に高速再生について説明する。高速再生
では蓄積記録媒体７０２からＩフレームと前記Ｉフレー
ムに続いて記録されている少なくとも１つ以上のＰフレ
ームを読み出し復号化することによって行う。蓄積媒体
再生装置７は蓄積記録媒体７０２に記録されたＩフレー
ムと前記Ｉフレームに少なくとも１つ以上続けて記録さ
れているＰフレームを読み出す。

【００３１】この動作はＣＰＵ９の指示によって蓄積記
録媒体装置７のアクセス制御回路７０３が蓄積記録媒体
７０２中のＩフレームとＰフレームを順番にアクセスす
ることによって行う。即ち、本実施例ではＩフレームに
続いて３つのＰフレームが連続して出力され、１２フレ
ームに１回のアクセス動作のよる間隔をおいて次のＩフ
レームとＰフレームのブロックが読み出される。蓄積媒
体８からの出力を図４（ｂ）に示す。メモリ８では読み
出された前記ブロック中のフレームデータの並べ換えは
行わない。

【００３２】前記符号化データはバッファ部１０を経
て、復号化回路１２で最初にフレーム内符号化データの
復号化を行い、前記フレーム内符号化データの復号化デ
ータを参照して前記前方予測フレーム間符号化データの
復号化が行われ、動画像信号が出力される。

【００３３】なお、本実施例において、Ｉフレームにつ
づいて３つのＰフレームが連続して蓄積記録媒体に記録
されるようにしたが、この数に限定されるものではな
く、少なくとも１つ以上のＰフレームをＩフレームに連
続させれば、本発明の実施効果が得られる。即ち、Ｉフ
レームに続いて１つ以上のＰフレームが１回のアクセス
で読み出され再生できるので、Ｉフレームのみによって
高速再生を行う時よりも滑らかな動画像が得られる。

【００３４】また、本実施例の動画像信号記録装置にお
いて、入力信号の１２フレームに１回の割合でフレーム
内符号化、３回の前方予測フレーム間符号化、８回の双
方向予測フレーム間符号化を行ったが、この数に限定さ
れるものではない。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の動画像記録
装置と動画像再生装置は、動画像信号から所定間隔で選
びだしたフレームをフレーム内符号化し、それ以外のフ
レームについては前方予測フレーム間符号化、前方及び
後方から予測を行い符号化する双方向予測フレーム間符
号化する３つの符号化モードを持つ符号化装置からの符
号化データを蓄積媒体に記録する時、Ｉフレームに続い
てＰフレームを少なくとも１つ以上続くように、符号化
データを並べ換えて記録することにより、高速再生時に
おいて自然な動画を再生する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の動画像記録装置を示すブロ
ック図

【図２】本発明の一実施例の動画像再生装置を示すブロ
ック図

【図３】（ａ）は動画像のフレーム順番を示す図 （ｂ）は従来例の動画像記録装置の符号化フレームの順
番を示す図 （ｃ）は本実施例の動画像記録装置の符号化フレームの
順番及びビデオディスクに記録される符号化フレームの
順番を示す図

【図４】（ａ）は従来例における高速再生時に読み出さ
れるフレームデータを示す図 （ｂ）は本実施例における高速再生時に読み出されるフ
レームデータを示す図

【図５】従来例の動画像記録装置を示すブロック図

【図６】従来例の動画像再生装置を示すブロック図

【符号の説明】

２ 符号化回路 ３ バッファメモリ ４ メモリ ５ アドレス制御回路 ６ 蓄積媒体記録装置 ７ 蓄積媒体再生装置 ８ メモリ ９ ＣＰＵ １０ バッファメモリ １１ アドレス制御回路 １２ 復号化回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動画像信号を所定の間隔でフレーム内符号
   化と前方予測フレーム間符号化と双方向予測フレーム間
   符号化とを行う動画像の符号化回路と、前記符号化回路
   からの出力を記憶するバッファメモリと、前記バッファ
   メモリからの出力である符号化データを書き込むメモリ
   と、前記メモリから読み出す際に、所定間隔でフレーム
   内符号化データに続いて前方予測符号化データを少なく
   とも１つ以上連続して読み出すアドレス制御回路とを具
   備し、前記動画像信号の符号化データを蓄積記録媒体に
   記録することを特徴とする動画像記録装置。
2. 【請求項２】蓄積記録媒体が光ディスクであることを特
   徴とする請求項１記載の動画像記録装置。
3. 【請求項３】動画像信号を所定の間隔でフレーム内符号
   化と、前方予測フレーム間符号化と双方向予測符号化と
   を行ったものを、所定の間隔でフレーム内符号化データ
   に続いて前方予測符号化データが少なくとも１つ以上連
   続するように順序を変えて記録されていることを特徴と
   するビデオディスク。
4. 【請求項４】蓄積記録媒体からフレーム内符号化データ
   と前方予測フレーム間符号化データと双方向予測フレー
   ム間符号化データを読み出す蓄積記録媒体再生装置と、
   前記フレーム内符号化データと前記フレーム間符号化デ
   ータを記憶するメモリと、前記メモリから所定の順序で
   前記フレーム内符号化データと前記フレーム間符号化デ
   ータを出力させるアドレス制御回路と、前記フレーム内
   符号化データと前記フレーム間符号化データを復号化す
   る復号化回路とを備えたことを特徴とする動画像再生装
   置。
5. 【請求項５】蓄積記録媒体再生装置は、一つのフレーム
   内符号化データに続けて、少なくとも１つ以上の前方予
   測フレーム間符号化データを再生し、アドレス制御回路
   はフレーム内符号化データと前方予測フレーム間符号化
   データの間に双方向予測フレーム間予測データを挿入す
   るように動画像を符号化した順番で符号化データをメモ
   リから出力させる請求項４記載の動画像再生装置。
6. 【請求項６】蓄積記録媒体再生装置は、一つのフレーム
   内符号化データと前方予測フレーム間符号化データが少
   なくとも１つ以上連続しているデータのみを連続して出
   力する請求項４記載の動画像再生装置。