JPH09215011A - 相関性を利用した立体動画像圧縮方法およびその方法を実施するための記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水平解像度を高く取れる立体画像の圧縮方法お
よびその方法を実施した記録装置を提供すること。 【構成】１フィールドをプリスキャンして、量子化およ
び符号化による圧縮率を設定する。このプリスキャンに
より設定した圧縮率により、左右のチャンネルおよび１
フレーム分の圧縮を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像信号を圧
縮記録する方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル化された映像信号を高能率符
号化技術を用いてデータ圧縮して磁気テープやディスク
あるいは半導体メモリなどに記録する方法が、最近盛ん
に行われるようになってきている。圧縮方式の代表的な
ものとしてＭＰＥＧあるいはＳＤＶＴＲ規格などがある
が、いずれの方式も圧縮後のデータ量が絵柄によらず一
定になるような手法を用いている。これは、記録媒体の
容量によって一定の記録時間を確保できることを目指し
ていることと、記録媒体によって単位時間に記録できる
容量（記録レート）に限界が有るためである。時間軸方
向の圧縮を行わないＪＰＥＧやＳＤＶＴＲ規格のよう
に、フィールド内あるいはフレーム内圧縮を行う圧縮の
アルゴリズムとして最近よく用いられている手法は、Ｄ
ＣＴ（ディスクリートコサイン変換）を行い、さらに量
子化し、そしてエントロピー符号化をする方式である。
ＤＣＴとは、ディジタルデータに変換された映像信号を
符号化しやすいように空間座標軸から周波数座標軸に変
換するいわゆる直交変換のことで、量子化とは周波数エ
ネルギの小さい成分（高域成分）を省略する手法、エン
トロピー符号化とは、頻度の高いデータに短い符号を頻
度の低いデータに長い符号を割り当てる手法である。

【０００３】このようなＤＣＴ、量子化、エントロピー
符号化を量子化係数を一定にして行うと、絵柄によって
圧縮後のデータ量が変化してしまう。つまり、森や手編
みのセータのような細かい絵柄では圧縮後のデータ量は
多くなり、のっペりとした白い壁のように高域成分が少
ない絵柄では圧縮後のデータ量は少なくなる。動画を連
続して圧縮する場合、データ量が少ない時は問題ない
が、データ量が多くなった場合には先に述べたように記
録媒体によって単位時間に記録できる容量（記録レー
ト）に限界があるため、連続して出てくる圧縮データが
決められた時間内に記録できない状態、すなわちオーバ
フローを生じることになる。

【０００４】これを避けるための方法はいろいろある
が、一般的な方法としては実際の圧縮を行う前に一端圧
縮後のデータ量を見積もる処理をし、それから目標のデ
ータサイズに納まるように量子化係数や符号化の設定を
変えて実際の圧縮を行う方法がとられている。以上は、
一系統の動画像についての一般的な事柄であるが、立体
動画像についても動画像が２チャンネルになったと考え
ればまったく同じように扱うことができる。

【０００５】図８に従来例のブロック図を、図９に従来
例のタイミングチャートを示す。この例では、圧縮を行
う前に符号量演算を行うため、Ａ／Ｄ部１００Ｒ、１０
０Ｌ、Ｄ／Ａ部１１０Ｒ、１１０Ｌのデータ転送速度に
対し、圧縮伸張部２００への入出力データ転送速度をフ
ィールドメモリ１２５Ｒ、１２６Ｒ、１２５Ｌ、１２６
Ｌを介すことにより４倍として、４倍速転送を行うよう
に構成されている。

【０００６】図８のブロック図を参照して信号の流れを
説明する。また、左右のチャンネルを区別するため、左
チャンネルの構成要素にはＬeftの頭文字を取りＬを、
右チャンネルの構成要素にはRightの頭文字を取りＲを
付す。 なお、図８では、左右のチャンネルの区別する
ためのＬ、Ｒの頭文字を付け記載してある。

【０００７】右チャンネルと左チャンネルとは同様の構
成であり、簡単のため左チャンネルのみの構成を説明す
る。まず、Ａ／Ｄ部１００Ｌにて輝度信号Ｙおよび色信
号Ｃｒ、Ｃｂをアナログ信号からデジタル信号に変換す
る。１フレームの映像信号を奇数（ＯＤＤ）および偶数
（ＥＶＥＮ）のフィールドメモリ１２５Ｌ、１２６Ｌへ
記憶しており、書き込みおよび読みだしはリードライト
コントロール部（図示せず）により行われる。

【０００８】ここではリードライト部を省略しており、
フィールドメモリの書き込み速度および読み出し速度を
転送速度（ｆreq ）として記してある。これらのフィー
ルドメモリ１２５Ｌ、１２６Ｌからのデータをバススイ
ッチ１２７を介して圧縮部２００へ転送する。なお、図
中、スイッチ部１２１Ｌ、１２１Ｒは、バススイッチな
どにて構成されており、再生時に圧縮時と同様、フィー
ルドメモリを選択できるようにしてある。このフィール
ドメモリ１２５Ｌ、１２６Ｌからのデータを圧縮して記
録部７００へ記録する。

【０００９】圧縮伸張部２００にて、冗長度を削減する
ための前処理を施されるがここではＤＣＴ（DISCRETE C
OSINE TRANSFORM）を用いている。このＤＣＴによる冗
長度が削減された映像信号を量子化および符号化してデ
ータ量を圧縮し、記録部７００へ記録している。圧縮伸
張部２００と記録部７００との間にはバッファメモリ６
００が設けられており、データはバッファメモリ６００
へ一時蓄えられ、その後記録部７００へ記録される。な
お、再生、伸張は、逆の処理を圧縮されたデータに施す
ことにより行っている。また、上述のＤＣＴおよび逆Ｄ
ＣＴは、ＤＣＴ・逆ＤＣＴ部２１０にて行われる。

【００１０】図８の例では、量子化、逆量子化部２２０
および符号化、逆符号化部２３０の制御はフィードバッ
クにより行われており、処理を行う前に一旦、符号化の
出力データを量子化制御部２４０および符号化制御部２
５０へフィードバックして圧縮率を設定している。した
がって、１フィールド分のデータを圧縮する前にプリス
キャンを行い、その後１フィールドのデータを適応的に
圧縮している（図９参照）。

【００１１】なお、図９（ａ）は、奇数フィールドと偶
数フィールドの切り替え用の信号であり、左チャンネル
（Ｌch）、奇数フィールド（ＯＤＤ）のフィールドメモ
リのリードライトのタイミングを図９（ｂ）、（ｃ）
に、偶数フィールドメモリのリードライトのタイミング
を図９（ｄ）、（ｅ）に示してある。また、左チャンネ
ル（Ｌch）、偶数フィールド（ＥＶＥＮ）のフィールド
メモリのリードライトのタイミングを図９（ｆ）、
（ｇ）に、偶数フィールドのリードライトのタイミング
を図９（ｈ）、（ｉ）に示してある。さらに圧縮部の入
力データを図９（ｊ）に出力データを図９（ｋ）に示し
てある。なお、図中、偶数フィールドおよび奇数フィー
ルドを、ＥＶＥＮおよびＯＤＤの頭文字にて示してある
ところもある。

【００１２】このように構成すれば、圧縮システム１系
統で実際の圧縮前にプリスキャンして符号量演算を行
い、その結果を元に量子化係数と符号化設定をやり直し
た後に実際の圧縮処理を行うことができる。

【００１３】しかしながら、Ａ／Ｄ部１００、Ｄ／Ａ部
１１０のサンプリングクロック周波数が圧縮伸張部２０
０のデータ転送速度の最大１／４までしか設定できず、
再生（伸張）した場合の画像でいうところの周波数帯域
が狭く、いわゆる水平解像度的に低い、という欠点があ
った。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、プリスキャ
ンにより１フィールド毎に圧縮率を設定するため、書き
込み速度と読み出し速度との比率を１／４までしか設定
できず、水平解像度が落ちるという問題があった。つま
り、サンプリング周波数を高くすることができなかっ
た。

【００１５】本発明は、上記課題に鑑みて為されたもの
であって、水平解像度を高く取れる立体画像の圧縮方法
およびその方法を実施した記録装置を提供することを目
的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明の内請求項１記載の発明では、事前に１フ
ィールドの画像情報から量子化および符号化による圧縮
率を設定し、この圧縮率に基づき、圧縮率を算出したフ
ィールドおよび他のフィールドの情報量を圧縮すること
を特徴としたものである。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明の内、前記圧縮率を算出するフィールドを１フ
レームの映像情報の内、いずれか一方のチャンネルの奇
数フィールドあるいは偶数フィールドとしたことを特徴
としたものである。

【００１８】つまり、フィールド間あるいはチャンネル
間の相関性を利用して、圧縮率の設定回数を減らし、処
理時間を短縮した。

【００１９】また、請求項３記載の発明では、請求項１
記載の方法を記録装置にて実施したことを特徴とするも
のである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明に係る立体画像圧縮方法を
記録装置に適用した例である。構成は、図８と同様であ
り、図８と同様の構成要素には、同一の符号を付して説
明を加える。

【００２１】本出願人は、水平解像度を高くするため、
プリスキャンを相関の高いフィールドここでは４フィー
ルドの内一つを用いて行い、処理時間の短縮化を図っ
た。また、４フィールドから択一的に圧縮伸張部２００
へデータを転送して処理できるため、処理系統が一つで
まかなえる。

【００２２】以下、信号の流れを図１を参照して説明す
る。図１の例では奇数フレームあるいは偶数フレームの
いずれか一方を記憶部７００へ記憶しており、いわゆる
フレーム落ちの映像信号を記録部７００へ圧縮して記録
している。この場合、画像情報（絵柄）によるが、通
常、準動画であれば問題ないものも多く、十分実用に適
している。。

【００２３】図２を参照して詳しく動作について述べ
る。図中、奇数をＯＤＤとして記し、偶数をＥＶＥＮと
して記してある。さらに、フィールドの処理がわかるよ
うにＯＤＤあるいはＥＶＥＮの後ろに数字を付加してあ
る。また、左チャンネルをＬｃｈ、右チャンネルをＲｃ
ｈとしてある。

【００２４】なお、図２（ａ）は、奇数フィールドと偶
数フィールドの切り替え用の信号であり、（ｂ）（ｃ）
おおび（ｆ）（ｇ）は奇数フィールド（ＯＤＤ）の各チ
ャンネルのフィールドメモリのリードライトのタイミン
グを示している。図２（ｄ）（ｅ）および（ｈ）（ｉ）
は偶数フィールド（ＥＶＥＮ）の各チャンネルのフィー
ルドメモリのリードライトのタイミングを示している。
また、図２（ｊ）は、圧縮部への入力データを示してお
り、（ｋ）は圧縮部からの出力データを示している。

【００２５】左チャンネル（Ｌｃｈ）、右チャンネル
（Ｒｃｈ）ともに、図２（ａ）に示す切り替え用の信号
がハイの時にフィールドメモリへの書き込みを行ってい
る。書き込み速度と読みだし速度の比率が４／５の為、
図２（ａ）の切り替え信号の２周期で、プリスキャンと
各フィールドの読み出しを終える。つまり、図２（ｂ）
で示すように、第１のフレームの奇数フィールドＯＤＤ
１を書き込むと、次の偶数フィールドから第３フィール
ドの奇数フィールドの終了時までに第１フレームの処理
を終えることになる。

【００２６】まず、書き込まれたフィールドのデータを
プリスキャン用に読み出す。次に圧縮データを作成する
ため、もう一度このフィールドのデータを読み出す。こ
のタイミングを示したものが図２（ｃ）である。図２
（ｃ）では、図２（ａ）の切り替え信号の周期とずれた
位置にて読み出しを終了している。この終了時には、今
度は図２（ｇ）に示す右チャンネル（Ｒｃｈ）の偶数フ
ィールド（ＯＤＤ１）の読み出しが行われる。さらに、
今度は図２（ｅ）に示す左チャンネル（Ｌｃｈ）の偶数
フィールド（ＥＶＥＮ１）の読み出しが行われる。最後
に右チャンネルの偶数フィールドの読み出しが行われ、
４フィールドのデータすべてが揃うことになる。したが
って、この処理期間中のフィールド、ここでは第２のフ
レームは処理できないため、フレーム落ちの画像情報を
記憶部へ転送することになる。

【００２７】しかし、Ａ／Ｄのサンプリング周波数を上
げることができるため、水平解像度は上がる。先に述べ
たようにフレーム落ちの映像となるが、絵柄が準動画像
程度であればなにも問題ない。この例では、サンプリン
グ周波数を４倍まで上げられるため、従来の１６／５倍
の水平解像度がえられる。

【００２８】しかし、絵柄によっては、かなり画質が落
ちるため、図３のように２系統を設け、交互にフレーム
を処理する構成としても良い。なお、図４には、図３の
構成での処理を判りやすくするため、図２と同じ図であ
るが、図３の奇数フレームの処理を説明するための図と
してもう一度載せ、図５には、偶数フレームのタイミン
グチャートを示した。図５は、フレームを一つずらした
タイミングチャートであり、図４のＯＤＤの処理部分を
ＥＶＥＮに置き換えた形となっている。したがって、一
系統増やすだけ、つまり同じ圧縮部をもう一系統設けれ
ば、情報が欠けることなく処理できる。当然の如く部品
数は増えるが、すべてのフレームを処理でき、図１の欠
点を補える。

【００２９】図６は、さらに図１の構成で奇数および偶
数フィールドの書き込みおよび読み出しの速度の比率を
変えた。水平解像度は、図１の例に比べ落ちるが、情報
欠けはなくなり、さらに一系統で処理できる。つまり、
書き込み速度と読み出し速度の比率を４／５から２／５
とし、一系統で圧縮部２００を構成した。このような構
成にすると、従来の８／５倍の水平解像度が得られると
ともに処理系統が一系統で済む。

【００３０】図７のタイミングチャートに示すように１
フィールドの期間内にプリスキャンおよび４フィールド
の処理ができるため、水平解像度は図１の例に比べ落ち
るが、一系統で圧縮処理が行えるようになる。なお、図
７の項目（ａ）から（ｋ）までは、他のタイミングチャ
ートと同様である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フィ
ールド間あるいはチャンネル間の相関性を利用して、圧
縮率の設定回数を減らし、処理時間を短縮し、Ａ／Ｄ部
のサンプリング周波数を高くして水平解像度を上げたも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態を示す圧縮装置を記録
装置に適用した場合の図である。

【図２】図１の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図３】本発明による他の実施の形態を示す図である。

【図４】図３の動作を説明するためのタイミングチャー
ト（奇数フレーム）である。

【図５】図３の動作を説明するためのタイミングチャー
ト（偶数フレーム）である。

【図６】本発明による他の実施の形態を示す図である。

【図７】図６の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図８】従来の圧縮方法を説明するための図である。

【図９】図８の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１００…Ａ／Ｄ部 １１０…Ｄ／Ａ部 ２００…圧縮・伸張部 ７００…記録部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像情報に冗長度を削減するための前処理
   を施し、この前処理を施した画像情報を量子化、さらに
   符号化することにより立体画像の画像情報を圧縮する方
   法であって、 事前に１フィールドの画像情報から量子化および符号化
   による圧縮率を設定し、この圧縮率に基づき、圧縮率を
   算出したフィールドと相関の高い他のフィールドの情報
   量を圧縮することを特徴とする立体画像圧縮方法。
2. 【請求項２】前記圧縮率を算出するフィールドを１フレ
   ームの映像情報の内、いずれか一方のチャンネルの奇数
   フィールドあるいは偶数フィールドとしたことを特徴と
   する請求項１に記載の立体画像圧縮記録方法。
3. 【請求項３】画像情報に冗長度を削減するための前処理
   を施し、この前処理を施した画像情報を圧縮するための
   量子化および符号化部を備え、事前に１フィールドの画
   像情報から量子化および符号化による圧縮率を設定し、
   この圧縮率に基づき、圧縮率を算出したフィールドと相
   関の高い他のフィールドの情報量を圧縮するための圧縮
   手段と、 前記圧縮手段からの圧縮された画像情報を記録媒体へ記
   録するための記録手段と、 記録媒体に記録された画像情報を再生するための再生手
   段と、 前記再生手段からの画像情報に前記圧縮手段と逆の処理
   を施し、画像情報を伸張するため伸張手段と、を具備し
   たことを特徴とする立体画像圧縮記録装置。