JPH11205748A - Ｍｐｅｇ符号化器及び復号化器を採用したデジタル記録再生装置及びその方法 - Google Patents

Ｍｐｅｇ符号化器及び復号化器を採用したデジタル記録再生装置及びその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MPEG-2を選んだデジタルテレビやマルチメデ
ィア製品との互換性があり、高速サーチだけでなく画面
単位の編集ができるMPEG符号化器及び復号化器を採用し
たデジタル記録再生装置及びその方法を提供する。 【解決手段】 入力される映像データを画面単位で符号
化して符号化された映像データを供給する第１符号化
器、入力される音声データを符号化して符号化された音
声データを供給する第２符号化器、符号化された映像デ
ータ、符号化された音声データ及び使用者データを各々
PES でパケット化してビデオPES 、オーディオPES 及び
使用者PES を供給するPES パケット化器、及びビデオPE
S 、オーディオPES と使用者PES を伝送ストリームで多
重化する伝送ストリームパケット化器とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はMPEG(Moving Pictur
e Experts Group)符号化器及び復号化器を採用したデジ
タル記録再生装置及びその方法に係り、特にデジタルビ
デオカムコーダにおいて、映像信号をMPEG-2の標準案に
適合するよう符号化し復号化してMPEGを利用する全ての
機器と互換できる装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】MPEG-1の標準化が完成された後にさらに
高いビット率で高画質を実現する標準案が要求されてMP
EG-2標準案が誕生した。このMPEG-2標準案は貯蔵メディ
ア分野だけでなく放送メディア分野への適用も考えられ
たし、現在アナログテレビの品質以上の高品質を対象と
し、高鮮明テレビ(HDTV)の品質まで拡張可能である。従
って、通信、家電、コンピュータ、放送等各分野で広範
囲な応用可能性を有する。
【０００３】このような高品質を要求する趨勢に合わせ
て動画像を記録し再生するデジタルカムコーダの圧縮符
号化方式が日本の主導の下に独自の標準案が開発された
が、これはMPEGとの互換性がないため、今後普及される
MPEG符号化方式を採択したデジタルテレビやマルチメデ
ィアシステムでは録画された内容を見られない。一方、
デジタルビデオフォーマットの基本仕様に対する提案を
し、この基本仕様を基礎としてHDTV仕様を議論するため
に1993年HDデジタルVCR 協議会が設立され、SD(Standar
d Defintion)級の仕様とHD(High Defintion)級の仕様が
標準案として制定された。この標準案の主要事項には、
回転ヘッドスキャン方式（ヘリカルスキャン）、離散コ
サイン変換（DCT:Discrete Cosine Transtorm)を基本と
する圧縮方式、1/4 インチ幅のビデオテープが基本仕様
であり、HD基底帯域フォーマットはHDTVの標本化周波数
をSD級の標本化周波数13.5MHz の３倍の50.4Mhz にし、
ビデオデータの記録率はSD級の25Mbpsの２倍の50Mbpsに
する。
【０００４】従って、次世代VCR とカムコーダの国際規
格が決定された後SD級のカムコーダが速い速度で普及さ
れている。従って、このような趨勢に対応してMPEG-2を
利用するデジタルテレビ(DTV）及びこの応用製品と互換
される独自のデジタルビデオカムコーダの開発が必要に
なった。また、1994年米国ではDTV 信号を記録するフォ
ーマットを話し合うためのDTVWG(Working Group）が発
足し、ヨーロッパにもDVB(Digital Video Broadcastin
g) 信号を記録するフォーマットを話し合うためのDVB W
Gも発足した。
【０００５】データ率を19.3Mbps級に圧縮したDTV 信号
をSDフォーマットのビデオテープに記録する時はSD級の
ビデオデータ率25Mbps級に記録する。また、DVB 信号の
データ率は10Mbps以下に制御してこのDVB 信号をSDフォ
ーマットのビデオテープに記録する時は、SD級のビデオ
データ率の半分の12.5Mbpsまたは1/4 の6.25Mbps級に記
録する。
【０００６】このDTV とDVB 信号全てが圧縮符号化方式
MPEG-2を採用しているので、MPEG-2方式で圧縮されたデ
ータをそのまま記録できるフォーマットを有するデジタ
ル記録再生装置を使用する必要がある。しかし、MPEG-2
はいくつかの画面よりなるGOP(group of picture）単位
でいくつかの画面に渡って画面間の相関関係を利用して
高圧縮をするため、このような構造にできた圧縮データ
を単純にそのままテープに記録すると倍速再生（高速サ
ーチ）時に画面の構成が難しく画質が低下する。
【０００７】既存のVCR の場合には画面単位の編集及び
高速サーチが必須機能であるため、このような機能の具
現のために次のような方法を導入した。例えば、DTV 信
号はデータ率が19.3Mbpsであるのに比べてSDフォーマッ
トのビデオデータ率は25Mbpsであるため、圧縮率と記録
率との差分だけの余裕分の領域を高速サーチ用として使
用した。即ち、GOP 単位内の画面内独立的符号化方法で
圧縮符号化されたデータをビデオテープの特定領域に反
復記録することにより、倍速再生時この反復記録された
データを利用して画面を構成した。
【０００８】しかし、このように19.3Mbps級のMPEG-2で
圧縮されたデータと反復記録する圧縮データよりなった
DTV 信号をビデオテープに記録する場合、デジタルVCR
の主要機能中の一つの高速サーチは可能であるが、いく
つかの画面よりなるGOP と呼ばれる一つの独立した単位
で圧縮符号化するため、画面単位の編集は不可能でSD級
より画質が劣るという短所があった。
【０００９】また、既存のSD級のデジタルビデオカムコ
ーダは画面単位で圧縮し、所定数（通常５つ）のマクロ
ブロックよりなるセグメント単位で独立的に圧縮するこ
とによって画面単位及び高速サーチは可能であったが、
MPEG-2を利用する機器とは互換性がないという問題点が
あった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記の問題点を解決す
るために、本発明の目的は映像信号をMPEG-2標準案に適
合するように符号化し、この符号化された映像信号を復
号化するデジタル記録再生装置を提供することにある。
本発明の他の目的は高速サーチ及び画面単位の編集可能
に映像信号をMPEG-2標準案に従って符号化し、この符号
化された映像信号を復号化するデジタル記録再生方法を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明によるデジタル記録再生装置は入力される
映像データを画面単位で符号化して符号化された映像デ
ータを供給する第１符号化器と、入力される音声データ
を符号化して符号化された音声データを供給する第２符
号化器と、符号化された映像データ、符号化された音声
データ及び使用者データを各々PES(Packetized Element
ary Stream）でパケット化してビデオPES 、オーディオ
PES 及び使用者PES を供給するPES パケット化器、及び
ビデオPES 、オーディオPES と使用者PES を伝送ストリ
ームで多重化する伝送ストリームパケット化器とを含む
ことを特徴とする。
【００１２】また、本発明によるデジタル記録再生装置
は伝送ストリームからビデオPES 、オーディオPES 及び
使用者PES を抽出する伝送ストリームデパケット化器、
ビデオPES 、前記オーディオPES 及び前記使用者PES を
各々ビデオビット列、オーディオビット列、使用者デー
タでデパケット化するPES デパケット化器、ビデオビッ
ト列から映像データを復元する第１復号化器、及びオー
ディオビット列から音声データを復元する第２復号化器
をさらに含むことを特徴とする。
【００１３】前記の他の目的を達成するために、本発明
によるデジタル記録再生方法は、入力される映像データ
を画面単位で符号化して符号化された映像データを発生
する段階、入力される音声データを符号化して符号化さ
れた音声データを発生する段階、符号化された映像デー
タをPES でパケット化してビデオPES を発生する段階、
符号化された音声データをPES でパケット化してオーデ
ィオPES を発生する段階、使用者データをPES でパケッ
ト化して使用者PES を発生する段階、及びビデオPES 、
オーディオPES 及び使用者PES を伝送ストリームで多重
化する段階とを含むことを特徴とする。
【００１４】また、本発明によるデジタル記録再生方法
は、伝送ストリームからビデオPES、オーディオPES 及
び使用者PES を抽出する段階、ビデオPES をビデオビッ
ト列でデパケット化する段階、オーディオPES をオーデ
ィオビット列でデパケット化する段階、使用者PES を使
用者データでデパケット化する段階、ビデオビット列か
ら映像データを復元する段階、及びオーディオビット列
から音声データを復元する段階とをさらに含むことを特
徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明によるMPEG圧縮符号化器及び復号化器を採用したデ
ジタル記録再生装置及びその方法の望ましい実施例を説
明する。一般的なデジタル記録再生装置のブロック図の
図１において、入力されるアナログ映像及び音声信号を
各々第１及び第２アナログ／デジタル(A/D）変換器11
0、120 でデジタルデータに変換し、第1A/D変換器110
から供給される映像データをビデオデータ符号化器130
で高能率符号化処理によりデータ量を圧縮してエラー訂
正符号化器150 に印加する。第2A/D変換器120 から供給
される音声データをオーディオデータ符号化器140 で記
録に適合するよう符号化してエラー訂正符号化器150 に
印加する。エラー訂正符号化器150 はビデオデータ符号
化器130 から印加されるビデオデータとオーディオデー
タ符号化器140 から供給されるオーディオデータを合成
し、エラー訂正用符号、例えばRS（リードソロモン）コ
ードを利用してデータにパリティを付加しエラー訂正符
号化されたデータを記録符号化器160 に出力する。記録
符号化器160 はエラー訂正符号化されたデータをチャン
ネルの特性に適合するように所定の変調体系によって変
調し、記録劣化特性を補償するために変調されたデータ
を等化して記録増幅器170 に印加する。記録増幅器170
で増幅された信号は記録ヘッドHD1 によりテープＴに記
録される。
【００１６】テープＴに記録された信号を再生ヘッドHD
2 により再生して再生された信号を再生増幅器210 で増
幅し、データ検出器220 は再生増幅器210 を通じて増幅
された信号より同期ブロック単位でビデオ及びオーディ
オデータを検出する。エラー訂正復号化器230 はデータ
検出器220 から検出されたビデオ及びオーディオデータ
のエラーを訂正した後、エラー訂正復号化されたビデオ
データとオーディオデータを各々ビデオデータ復号化器
240 及びオーディオデータ復号化器250 に印加する。ビ
デオデータ復号化器240 はエラー訂正復号化されたビデ
オデータを復号化して第1D/A変換器260 を通じて復元さ
れた映像信号を出力し、オーディオデータ復号化器250
はエラー訂正復号化されたオーディオデータを復号化し
て第2D/A変換器270 を通じて復元された音声信号を出力
する。
【００１７】本発明によるデジタル記録再生装置のオー
ディオ及びビデオデータ符号化器の一実施例によるブロ
ック図の図２において、入力される画面単位の映像デー
タから人間の目で意味が把握できる大部分の情報を含む
輝度信号とは異なり、色信号は符号化する前にダウンサ
ンプラ301 でサブサンプリングしてフレームメモリ302
に印加する。
【００１８】DCT ユニット303 はフレームメモリ302 か
ら供給される映像データに対してDCT を遂行する。低周
波領域にエネルギーを集中させる変換のDCT はMPEG-1、
MPEG-2だけでなく他の多くの映像信号圧縮国際標準で使
用されており、人間の目は高周波成分よりは低周波成分
にさらに敏感なため、高周波領域を多く除去しても人が
感じる画質低下は大きくない視覚特性を利用する。DCT
により空間上の画素値を周波数領域に変換させ、DCT 自
体としては映像データの圧縮が不可能で常に量子化過程
と共に使われる。
【００１９】DCT タイプ推定器304 はフレームメモリ30
2 に貯蔵された映像データに対してフレーム単位でDCT
を遂行した場合とフィールド単位でDCT を遂行した場
合、どの方向の圧縮率が高いかを推定してDCT タイプを
決定しDCT ユニット303 に印加する。大慨の場合、動き
の多い映像に対してはフィールドDCT 変換がさらに圧縮
効率が高い。
【００２０】即ち、MPEG-1とは異なりMPEG-2では一つの
フレームをそのままDCT 変換するフレームDCT モードと
一つのフレームを二つのフィールド（奇数フィールド、
偶数フィールド）と見なし、同じフィールド内でだけDC
T 変換を遂行するフィールドDCT モードを付加し全て２
種類のDCT 変換モードを有する。スキャン及び量子化器
305 はDCT ユニット303 から供給されるDCT 係数を量子
化して圧縮率を上げるが、符号化されるビット列が定ま
った符号量を超過すれば量子化間隔を大きくして圧縮率
を上げ、符号化されるビット列が定まった符号量より少
なければ量子化間隔を小さくして相対的に圧縮率を低く
する。
【００２１】本発明では動き予測(motion estimation:M
E)を使用しないため、量子化器は輝度信号と色信号に対
する量子化テーブルだけ有していればよい。反面、MPEG
-2では以前フレームとの時間的な重複性を除去して圧縮
率を上げるために、以前フレームから現在フレームのマ
クロブロック（基準ブロック）に最も似たブロック（整
合ブロックという）をさがした後、基準ブロックと整合
ブロックとの位置差の動きベクトルと基準ブロックと整
合ブロックとの画素値の差の予測誤差を生成して符号化
する動き予測方法を使用する。従って、MPEG-2の量子化
器は動き予測を使用しないマクロブロック（イントラマ
クロブロック）、動き予測が使われたマクロブロック
（インターマクロブロック）、輝度信号及び色信号によ
って相異なる加重値を有する量子化間隔が貯蔵された量
子化テーブルが使われた。反面、本発明では動き予測を
使用しないため、演算量の大きい動き予測器が必要な
く、動き予測のためのフレームメモリと局部復号化器を
使用しないため、ハードウェア量が減少する。
【００２２】MPEG-2に関する映像圧縮符号化及び復号化
する過程はISO/IEC 13818-2 に定義されている。このIS
O/IEC 13818-2 には復号化過程を説明するための用語の
意味、ビット列の文法と階層的構造、各種パラメータの
意味、可変長復号化(VLD）、逆スキャン(ISCAN）、逆量
子化(IQ)、逆離散変換(IDCT)、動き補償(MC)等のプロセ
スに対する説明が含まれている。
【００２３】一方、DCT と量子化を経た変換係数は量子
化によって"0" の値を有する係数を多く含んでいるた
め、連続長符号化(Run-Length Coding:RLC）を遂行して
圧縮率を上げる。連続長符号化の効率を上げるとするな
ら"0" の値を有する係数だけが一列に並ばねばならない
ため、スキャン及び量子化器305 は量子化されたDCT 係
数をジグザグ方向にスキャンして一列に並ベるが、この
ような過程をスキャンという。
【００２４】可変長符号化器(VLCと表示されている)306
は大略連続長符号化と可変長符号化の２種類の機能を遂
行する。連続長符号化は"0" が多いDCT 変換係数の特性
を利用し連続した"0" の個数と、直ちに次に出る"0" で
ない値を有する係数の値を一つのシンボルで出力する。
可変長符号化は連続長符号化されたシンボル中、確率的
に最も多く現れるシンボルに最も短いコードワードを割
当て、相対的に発生確率が少ないシンボルには長いコー
ドワードを割当てて確率的な方法で圧縮率を上げる。そ
して、VLC306は可変長符号化されたデータとビット率制
御器309 から供給される量子化間隔情報を多重化する。
バッファ307 はVLC306から供給されるビット列の符号量
を累積してビット率制御器309 に印加する。
【００２５】一方、活動度演算器308 はフレームメモリ
302 から供給される映像データの活動度を演算して画面
とスライス単位で符号量を推定する。この活動度演算器
308は前方分析器と呼ばれうる。即ち、本発明では画面
単位の編集と高速サーチ機能を遂行するために、圧縮さ
れた符号量を一つの画面ごとに一定の大きさに固定させ
て記録し、高速サーチのため独立的な復号化の可能な単
位もそのサイズが小さいべきである。このような条件を
満足させながら効率的な圧縮符号化のために、各スライ
ス層毎の情報量(DCT係数絶対値の合計）と固定された一
つの画面の符号量との正規化によって各スライス層の符
号量を割当てる。また、活動度演算器308 は割当てられ
た符号量に近接した符号量が出力されうるように量子化
間隔も共に推定する。推定される量子化間隔はスライス
単位の量子化間隔の場合も、スライス層の各マクロブロ
ック単位の量子化間隔の場合もある。
【００２６】画面単位で圧縮された符号量が固定される
ため、最大の画質を得るには定まった符号量を外して圧
縮されることを防止すべきである。従って、ビット率制
御器309 は実際符号化過程を進行しながらバッファ307
に累積された符号量が活動度演算器308 で計算されたス
ライス単位で割当てられた符号量を越えないようマクロ
ブロック単位で量子化間隔を調節して、マクロブロック
単位に更新された実際量子化間隔をスキャン及び量子化
器305 に印加する。
【００２７】実際符号化過程では活動度演算器308 でス
ライス単位で割当てられた符号量に基づいて推定された
量子化間隔によってスキャン及び量子化器305 ではDCT
係数を量子化し、バッファ307 に累積された符号量がス
ライス単位で割当てられた符号量を外すと、累積された
符号量が割当てられた符号量に近接するようにビット率
制御器309 は推定された量子化間隔をマクロブロック単
位で調節するようになり、以後スキャン及び量子化器30
5 では調節された実際のマクロブロック単位の量子化間
隔によってDCT 係数を量子化する。このスライス単位の
符号量は可変的だが、一定領域のビデオテープに記録せ
ねばならないため一つの画面の符号量は固定され、累積
された符号量が各スライスごとに割当てられた符号量よ
り残るとビット量は次のスライスに繰り越し、累積され
た符号量が一つの画面の目標符号量を超過しないよう調
節する。従って、一つの画面内でビデオテープに記録す
るための符号量の制御により画面単位の編集が可能であ
る。
【００２８】第1PESパケット化器310 はバッファ307 か
ら供給されるビデオビット列をPESでパケット化する。
一方、オーディオ符号化器311 は入力される音声データ
を符号化し、第2PESパケット化器312 は符号化されたオ
ーディオビット列をPES でパケット化する。ここで、ダ
ウンサンプラ301 に入力される映像データは図１に示し
た第1A/D変換器110 から供給され、オーディオ符号化器
311 に入力される音声データは第2A/D変換器120 から供
給され、TSパケット化器314 から出力される伝送ストリ
ームはエラー訂正符号化器150 に印加できる。
【００２９】TSパケット化器314 は第1PESパケット化器
310 でパケット化されたビデオデータと第2PESパケット
化器312 でパケット化されたオーディオデータを伝送ま
たは貯蔵に適合するよう伝送ストリーム(transport str
eam:TS）でパケット化し多重化する。この伝送ストリー
ムにはビデオデータとオーディオデータ以外にシステム
で必要とする使用者データも含まれうるが、即ち、第3P
ESパケット化器313 で入力される使用者データをPES で
パケット化器してパケット化された使用者データをTSパ
ケット化器314 に印加する。ここで、図２に示した実施
例では別のPESパケット化器310 、312 、313 よりなっ
ているが一つのPES パケット化器より構成できる。
【００３０】このTSパケット化器314 でなされるビデオ
信号の多重化(MPEG-2 ではシンテックス(syntax)と呼ば
れる）による映像データは図３に示したようにシーケン
ス層、GOP 層、ピクチャー層、スライス層、マクロブロ
ック(MB)層及びブロック層の６つの階層構造よりなる。
図３に示した階層構造はMPEG-2ビット列の階層的な構造
によるものである。
【００３１】図３において、シーケンス層は一連の同じ
属性を有する画面グループを示し、画面の大きさ、画面
率がこれに属する。GOP 層はランダムアクセス単位とな
る画面グループの最小単位であって、本発明では画面単
位の編集上一つのピクチャーよりなる。ピクチャー層は
一つの画面に共通の属性である画面符号化モードを有
し、本発明ではイントラ符号化モード、即ち、Ｉピクチ
ャーだけを使用する。スライス層は一つの画面を任意の
長さで分割した副画面の共通情報であって量子化情報が
含まれている。マクロブロック層はスライス層をさらに
分割したブロックである。最後にブロック層はDCT 変換
された係数の情報が含まれている。
【００３２】このようなMPEG-2の多層構造を有しながら
画面単位の編集以外に高速サーチを可能にするには、ス
ライス単位をいくつかのマクロブロックだけでなる構造
に圧縮符号化する。付加的に、MPEG-2で定義されたスラ
イス層は開始コードを有する一連のデータ列中の最小単
位であって、任意の長さを有するマクロブロックの帯で
あり、いくつかのピクチャーにかけられない。最初と最
後のマクロブロックはスキップできなくなっており、一
つのマクロブロックだけでなるスライスの場合、そのマ
クロブロックはスキップできない。スライス間のオーバ
ーラップやスキップは許容されず、スライスの垂直位置
はスライス開始コード自体に含まれ、スライスの先頭マ
クロブロックの水平位置はマクロブロック層のマクロブ
ロックアドレス(MBA）を使用して示す。また、スライス
の垂直位置を含む開始コードの次には量子化間隔情報が
記入され、付加情報を付加できる。
【００３３】このようなスライス層の特徴を本発明で利
用し、高速サーチ時にも別の高速サーチ用データ記録な
しでも倍速モード時ヘッドに読まれたデータだけで再生
可能である。即ち、既存のSD級のデジタル記録再生装置
（カムコーダ）では５つのマクロブロックよりなるセグ
メント単位ごとにその符号量を固定してセグメント単位
の独立的な符号化を遂行し、任意の倍速再生時にヘッド
により読まれたデータを独立的な復号化ができるセグメ
ント単位で画面にディスプレーした。既存のセグメント
は入力される映像情報とは関係なく圧縮符号化されたデ
ータ量が一定なため、一つの画面内の全てのセグメント
は同じ大きさの符号量が割当てられてテープに記録され
る。
【００３４】しかし、本発明ではMPEG-2の圧縮符号化方
法を利用しながら高速サーチの機能を具現するために、
スライス層の大きさをSDフォーマットで多用されるセグ
メント概念を利用していくつかのマクロブロックだけで
構成して高速サーチに対応する。即ち、本発明ではスラ
イス層の大きさだけをSD級のようにいくつかのマクロブ
ロックに割当てるが、圧縮符号化される符号量は可変的
で、一つの画面の符号量は一定の大きさに固定させてビ
デオテープに記録する。このようにいくつかのマクロブ
ロックだけでなるスライス単位を利用することにより高
速サーチができる。
【００３５】図４は本発明によるデジタル記録再生装置
のビデオ及びオーディオデータ復号化器のブロック図
で、図２に示した符号化の逆過程を遂行するためここで
は簡略に説明する。図４において、TSデパケット化器40
1 は入力される伝送ストリームを逆多重化してビデオPE
S 、オーディオPES に逆多重化する。また、伝送ストリ
ームに使用者データが含まれていれば使用者データPES
を抽出し、TSデパケット化器401 から供給される使用者
データPES をデパケット化する第3PESデパケット化器40
9 が構成されている。
【００３６】一方、第1PESデパケット化器402 は伝送ス
トリームから抽出されたビデオPESをデパケット化して
ビデオビット列を可変長復号器(VLDと表記されている)4
03に印加する。VLD403はビデオビット列から量子化間隔
情報とビデオデータを分離し、このビデオビット列を可
変長復号化し、可変長復号化されたデータを連続長復号
化する。
【００３７】逆スキャン／逆量子化器404 は連続長復号
化されたデータを逆スキャンし、符号化時使われた量子
化間隔により逆スキャンされたデータを逆量子化し、ID
CTユニット405 は逆量子化されたデータを逆離散変換す
る。アップサンプラ406 は逆離散変換された映像データ
で符号化時サブサンプリングされた色信号をアップサン
プリングして映像データを復元する。
【００３８】一方、第2PESデパケット化器407 は伝送ス
トリームから抽出されたオーディオPES をデパケット化
してオーディオビット列を出力し、オーディオ復号化器
408はオーディオビット列を復号化して音声データを復
元する。ここで、TSデパケット化器401 に入力される伝
送ストリームは図１に示したエラー訂正復号化器230 か
ら供給され、アップサンプラ406 から復元された映像デ
ータは第1D/A変換器260 に印加され、オーディオ復号化
器408 で復号化された音声データは第2D/A変換器270 に
印加される。また、本発明の実施例ではPES デパケット
化器402 、407 、409 が別途に構成されているが一つに
構成できる。
【００３９】本発明は画面単位の編集機能を可能にする
のに現在画面と以前画面間との相関関係を利用する技法
を使用しないため、符号化時には動き予測を使用せず復
号化時には動き補償を使用しない。即ち、イントラピク
チャーだけを使用するため画面単位の編集が可能で、一
つの画面の符号量を固定させながらいくつかのマクロブ
ロックよりなるスライス単位で圧縮符号化するため、高
速サーチ機能が可能且つMPEG-2のシステム層フォーマッ
トのビット列出力が可能である。
【００４０】既存のデジタルビデオカムコーダはMPEG-2
との互換性が全くなく独自のフォーマットに圧縮符号化
して高速サーチ機能を担当しているのに比べて、本発明
はMPEG-2を採択したDTV やマルチメディア応用製品との
互換性をもちながらデジタルビデオカムコーダの主要機
能である高速サーチ機能だけでなく画面単位の編集が可
能なため、デジタルビデオカムコーダの活用がさらに高
まるはずである。従って、本発明によりMPEG-2を利用す
るマルチメディア製品への応用範囲が多様になる。
【００４１】
【発明の効果】前述したように、本発明はMPEG-2の圧縮
符号化及び復号化方式により符号化し復号化することに
よって、MPEG-2を用いた次世代デジタルテレビ及びMPEG
-2の復号化が要求される多様なマルチメディア製品との
互換性があり、画面単位の編集及び高速サーチ機能を遂
行しうる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なデジタル記録再生装置のブロック図で
ある。
【図２】本発明によるデジタル記録再生装置のオーディ
オ及びビデオデータ符号化器のブロック図である。
【図３】MPEG-2のビット列の階層的構造である。
【図４】本発明によるデジタル記録再生装置のオーディ
オ及びビデオデータ復号化器のブロック図である。
【符号の説明】
301 ダウンサンプラ 302 フレームメモリ 303 DCT ユニット 304 DCT タイプ推定器 305 スキャン及び量子化器

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタルデータを記録及び再生する装置
    において、 入力される映像データを画面単位で符号化して符号化さ
    れた映像データを供給する第１符号化器と、 入力される音声データを符号化して符号化された音声デ
    ータを供給する第２符号化器と、 前記符号化された映像データ、前記符号化された音声デ
    ータ及び使用者データを各々PES でパケット化してビデ
    オPES 、オーディオPES 及び使用者PES を供給するPES
    パケット化器と、 前記ビデオPES 、オーディオPES と使用者PES を伝送ス
    トリームで多重化する伝送ストリームパケット化器とを
    含むデジタル記録再生装置。
  2. 【請求項２】 前記第１符号化器は、 入力される画面単位の映像データに対してDCT モードに
    よって離散コサイン変換(DCT）を遂行してDCT 係数を発
    生するDCT ユニットと、 前記DCT 係数を量子化間隔によって量子化して、量子化
    されたデータを一列に配列するスキャン及び量子化器
    と、 一列に配列された量子化されたデータを連続長符号化
    し、連続長符号化されたデータを可変長符号化して可変
    長符号化されたデータを供給する可変長符号化器と、 前記可変長符号化されたデータの符号量を累積して累積
    された符号量を供給するバッファと、 前記映像データに対して活動度を計算してスライス単位
    で符号量を割当てる活動度演算器と、 前記累積された符号量が前記スライス単位の割当てられ
    た符号量を越えないように、前記量子化間隔を調節する
    ビット率制御器を含む請求項１に記載のデジタル記録再
    生装置。
  3. 【請求項３】 前記活動度演算器は前記スライス単位で
    割当てられた符号量を根拠としてスライス単位で量子化
    間隔を推定することを特徴とする請求項２に記載のデジ
    タル記録再生装置。
  4. 【請求項４】 前記活動度演算器は前記スライス単位で
    割当てられた符号量を根拠としてマクロブロック単位で
    量子化間隔を推定することを特徴とする請求項２に記載
    のデジタル記録再生装置。
  5. 【請求項５】 前記ビット率制御器はマクロブロック単
    位で量子化間隔を調節することを特徴とする請求項２に
    記載のデジタル記録再生装置。
  6. 【請求項６】 前記第１符号化器は、 入力される映像データから色信号をサブサンプリングす
    るダウンサンプラと、 前記ダウンサンプラを経た映像データを貯蔵するフレー
    ムメモリと、 前記フレームメモリに貯蔵された映像データに対してフ
    レーム単位で離散変換する場合とフィールド単位で離散
    変換する場合、どちらの方向の圧縮率が高いかを推定し
    てDCT タイプによる制御信号を発生するDCT タイプ推定
    器をさらに含む請求項２に記載のデジタル記録再生装
    置。
  7. 【請求項７】 前記伝送ストリームパケット化器は、 同じ属性を有する画面グループを示すシーケンス層、画
    面単位で編集するために一つのピクチャーよりなるGOP
    層、イントラ画面よりだけなるピクチャー層、一つの画
    面を任意の長さで分割した小画面の共通情報として量子
    化情報を含むスライス層、前記スライス層をさらに分割
    したマクロブロック層、前記DCT 係数を含むブロック層
    の６つの階層構造で伝送ストリームを多重化することを
    特徴とする請求項１に記載のデジタル記録再生装置。
  8. 【請求項８】 前記伝送ストリームからビデオPES 、オ
    ーディオPES 及び使用者PES を抽出する伝送ストリーム
    デパケット化器と、 前記ビデオPES 、前記オーディオPES 及び前記使用者PE
    S を各々ビデオビット列、オーディオビット列、使用者
    データでデパケット化するPES デパケット化器と、 前記ビデオビット列から映像データを復元する第１復号
    化器と、 前記オーディオビット列から音声データを復元する第２
    復号化器をさらに含む請求項１に記載のデジタル記録再
    生装置。
  9. 【請求項９】 前記第１復号化器は、 前記ビデオビット列から映像データと量子化間隔情報を
    抽出して前記映像データを可変長復号化して可変長復号
    化されたデータを連続長復号化して連続長復号化された
    データを供給する可変長復号化器と、 前記連続長復号化されたデータを逆スキャンして逆スキ
    ャンされたデータを前記量子化間隔情報によって逆量子
    化して、逆量子化されたデータを供給する逆スキャン及
    び逆量子化器と、 前記逆量子化されたデータを逆離散コサイン変換(IDCT)
    してIDCTデータを供給するIDCTユニットとを含む請求項
    ８に記載のデジタル記録再生装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１復号化器は、 前記IDCTデータで符号化時サブサンプリングされた色信
    号をアップサンプリングするアップサンプラをさらに含
    む請求項９に記載のデジタル記録再生装置。
  11. 【請求項１１】 (a) 入力される映像データを画面単位
    で符号化して符号化された映像データを発生する段階
    と、 (b) 入力される音声データを符号化して符号化された音
    声データを発生する段階と、 (c) 前記符号化された映像データをPES でパケット化し
    てビデオPES を発生する段階と、 (d) 前記符号化された音声データをPES でパケット化し
    てオーディオPES を発生する段階と、 (e) 使用者データをPES でパケット化して使用者PES を
    発生する段階と、 (f) 前記ビデオPES 、オーディオPES 及び使用者PES を
    伝送ストリームで多重化する段階とを含むことを特徴と
    するデジタル記録再生方法。
  12. 【請求項１２】 前記(a) 段階ではイントラ画面単位の
    映像データだけを符号化して画面単位の編集機能を可能
    にすることを特徴とする請求項１１に記載のデジタル記
    録再生方法。
  13. 【請求項１３】 前記(a) 段階では多数個のマクロブロ
    ックよりなるスライス単位で符号化することによって、
    高速サーチのための別のデータの再配置なく倍速画面を
    再生できることを特徴とする請求項１１に記載のデジタ
    ル記録再生方法。
  14. 【請求項１４】 前記(a) 段階は、 (a1) 入力される画面単位の映像データから色信号をサ
    ブサンプリングする段階と、 (a2) 入力される画面単位の映像データに対して離散コ
    サイン変換(DCT）モードによってDCT してDCT 係数を発
    生する段階と、 (a3) 前記映像データに対してフレーム単位で離散変換
    する場合とフィールド単位で離散変換する場合、どの方
    向の圧縮率が高いかを推定して前記DCT モードによる制
    御信号を発生する段階と、 (a4) 前記DCT 係数を量子化間隔によって量子化して、
    量子化されたデータを発生する段階と、 (a5) 前記量子化されたデータを一列に配列する段階
    と、 (a6) 一列に配列された量子化されたデータを連続長符
    号化して連続長符号化されたデータを発生する段階と、 (a7) 前記連続長符号化されたデータを可変長符号化し
    て可変長符号化されたデータを発生する段階と、 (a8) 前記可変長符号化されたデータの符号量を累積し
    て累積された符号量を発生する段階と、 (a9) 前記映像データに対して活動度を計算してスライ
    ス単位で符号量を割当てる段階と、 (a10) 前記累積された符号量が前記スライス単位で割当
    てられた符号量を越えないように、前記量子化間隔を調
    節する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載
    のデジタル記録再生装置。
  15. 【請求項１５】 前記スライス単位の符号量は可変的で
    ありうるが、一つの画面の符号量は固定され、前記累積
    された符号量がスライス単位で割当てられた符号量より
    残るビット量は次のスライスに繰り越して、次のスライ
    スのデータ符号化時利用することを特徴とする請求項１
    ４に記載のデジタル記録再生方法。
  16. 【請求項１６】 前記(a) 段階は、 前記スライス単位で割当てられた符号量を根拠としてス
    ライス単位で量子化間隔を推定する段階(a11）とをさら
    に含むことを特徴とする請求項１４に記載のデジタル記
    録再生方法。
  17. 【請求項１７】 前記(a) 段階は、 前記スライス単位で割当てられた符号量を根拠としてマ
    クロブロック単位で量子化間隔を推定する段階(a12) を
    さらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のデジタ
    ル記録再生方法。
  18. 【請求項１８】 前記(a10) 段階ではマクロブロック単
    位で量子化間隔を調節することを特徴とする請求項１４
    に記載のデジタル記録再生方法。
  19. 【請求項１９】 (g) 前記伝送ストリームからビデオPE
    S 、オーディオPES及び使用者PES を抽出する段階と、 (h) 前記ビデオPES をビデオビット列でデパケット化す
    る段階と、 (i) 前記オーディオPES をオーディオビット列でデパケ
    ット化する段階と、 (j) 前記使用者PES を使用者データでデパケット化する
    段階と、 (k) 前記ビデオビット列から映像データを復元する段階
    と、 (l) 前記オーディオビット列から音声データを復元する
    段階とをさらに含むデジタル記録再生方法。
  20. 【請求項２０】 前記(k) 段階は、 (k1) 前記ビデオビット列から映像データと量子化間隔
    情報を抽出して前記映像データを可変長復号化して可変
    長復号化されたデータを印加する段階と、 (k2) 前記可変長復号化されたデータを連続長復号化し
    て連続長復号化されたデータを印加する段階と、 (k3) 前記連続長復号化されたデータを逆スキャンする
    逆スキャンされたデータを印加する段階と、 (k4) 前記逆スキャンされたデータを前記量子化間隔情
    報によって逆量子化して逆量子化されたデータを印加す
    る段階と、 (k5) 前記逆量子化されたデータを逆離散コサイン変換
    (IDCT)してIDCTデータを印加する段階と、 (k6) 前記IDCTデータから色信号をアップサンプリング
    し、映像データを復元する段階とを含む請求項１９に記
    載のデジタル記録再生方法。
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