WO1990016130A1

WO1990016130A1 - Dynamic image encoder and dynamic image decoder

Info

Publication number: WO1990016130A1
Application number: PCT/JP1990/000799
Authority: WO
Inventors: Yoshitsugu Nishizawa; Yuji Takenaka; Takahiro Hosokawa; Yuji Mori; Hideki Miyasaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1990-12-27
Also published as: US5327173A; EP0429678A4; EP0429678A1

Description

明細動画像符号化装置および動画像復号化装置技術分野

本発明は、動画の画像情報を帯域圧縮して記録するために動画の画像情報を帯域圧縮する動画像符号化装置、および、帯域圧縮して記録された画像情報を再生するために、帯域圧縮された画像情報を復号化する動画像復号化装置に関する。

テレビカメラの出力信号などの動画画像信号は実時間で伝送する他、例えば、ディスク装置等の記録媒体に蓄積しておいて後日、再生して使用する場合もある。また、リアルタイム伝送では動画像信号をそのま、伝送する他、帯域圧縮して伝送する場合があり、動画像信号の蓄積もそのまゝ蓄積する場合と帯域圧縮して蓄積する場合がある。ところで、動画像信号を帯域圧縮して単にリアルタイム伝送する場合と、帯域圧縮して蓄積する場合とでは、それぞれ、異なる要求があり，伝送に使用されている帯域圧縮の手法をそのま、蓄積に用いることはできない。

動画像信号の蓄積装置には、アナ口グ信号で記録する V T Rおよび写真フイルムと、デジタル信号で記録するレーザディスク装置などがある。これらはいずれも動画像信号をそのま、記録する形式のものであるが、動画像信号は広帯域であるから、多量の動画像画面の記録には限界がある。そこで伝送装置で用いられている帯域圧縮方式の利用して動画像を効率的に蓄積する技術が要求されている。背景技術

第 1図に、従来の伝送装置で用いられる代表的な帯域圧縮方式におけるデータフォ一マツトを示す。 Fはフレーム同期パターン、 Rは初期値データ、 D ₂, D ₃ · · · はそれぞれ、フレーム間差分データである。第 1 フレームには、差分をとる基準になるデータ Rが書かれ、第 2フレー A以降は前フレームに対する差分 D i ( i = 2 , 3， · · ♦ ) が記録される。したがって、受信側では、第 1 フレームを受信したときはデ一夕 Rをそのま、復号化された第 1 フレームのデータとして用いればよく、第 2 フレームを受信したときは、送られてきたデータと前回データ R ( = F , ) を加えて F , + D ₂ を復号化された第 2フレームのデータ F ₂として用いればよく、第 3 フレームを受信したときは F ₂ + D ₃ を復号化された第 3 フレームのデータ F ₃として用いればよとすればよい。以下、同様である。第 2 フレーム以降に伝送されるのは、フレーム間の差分データであるからデータ量は少なく、帯域圧縮が実現されている。例えば、テレビ電話で動画伝送する場合は、第 1 フレームのデータ Rとして話者を撮像した 1画面のデータ全部を送り、第 2 フレーム以降は前回フレームとの差分データのみ送り、これを通話終了まで続ける、ということになる。もし、エラーが発生すると当該フレーム以降の画像再生はできないことになるから、この場合は、差分をとらない画像データを再び 1画面データ全部を送る、または、差分をとらない画像データをを各フレームに 1画素ずつ逐次伝送して或る時間後に 1画面デタ全部が送られるようにする等の方法がとられる。

しかしながら、動画蓄積において、動画画像情報をデータベース化し、所望部分をランダムアクセスする機能、早送りしながら順方向および送方向にスキヤンする機能等が必要になる。しかし、蓄積にも伝送と同じ帯域圧縮方式を採用して第 1図のような形式のデータをそのまま蓄積すると、第 2 フレーム以降は差分データのみであるから、途中のフレームから読出し開始したり、早送りで途中をとばしたりすると、フレームデータの再生ができなくなり、画像再現が不可能になな o 発明の開示

本発明の目的は、動画像データを帯域圧縮して蓄積し得、且つ、再生時には途中のフレームからの読出しも可能な動画像記録装置および動画像再生装置、そして、これらの動画像記録装置および動画像再生装置において、それぞれ、用いられる動画像符号化装置および動画像復号化装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第 1の形態においては、動画像データをフレーム内符号化して帯域圧縮するフレーム内符号化手段と、動画像データをフレーム間符号化して帯域圧縮するフレーム間符号化手段と、各フレームのデータを、それぞれが所定数の画素を含む複数のプロックに分割するブ π ック分割手段と、前記複数のブロックの各々の内で、所定の一部の画素の動画像データについては前記フレーム内符号化手段によって符号化し、残りの画素の動画像データについては前記フレーム間符号化手段によって符号化するように符号化処理を切り換える符号化切替え手段とを有してなることを特徴とする、動画像データを帯域圧縮する動画像データ符号化装置が提供される。本発明の第 2の形態においては、帯域圧縮された動画像デ一タを復号化する動画像データ復号化装置において、フレーム間符号化によって帯域圧縮された動画像データを復号化するフレーム間復号化手段と、フレーム内符号化によって帯域圧縮された動画像データを復号化するフレーム内復号化手段と、前記フレーム間符号化によって帯域圧縮された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム間復号化手段によって復号化するように、そして、前記フレーム内符号化によって帯域圧縮された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム内復号化手段によって復号化するように復号化処理を切り換える復号化切替え手段とを有してなることを特徴とする、帯域圧綰された動画像データを復号化する動画像データ復号化装置が提供される。図面の簡単な説明

第 1図は、従来の伝送装置で用いられる代表的な帯域圧緒方式におけるデータフォーマツトを示す図、

第 2図は、本発明の第 5の形態の実施例における制御の手順を示す図、第 3図は、本発明の実施例において使用するデータフォーマットを示す図、

第 4図は、本発明の実施例における動画像記録装置のプロック図、

第 5図は、第 4図の構成を、より詳細に示す図、

第 6図は、記録された帯域圧縮された動画像データを復号化して再生するためのデータ再生装置の構成を示す図である, 第 7図は、本発明の他の実施例においてフレーム内符号化されたデータの記録のために使用するデータフォーマツトを示す図、

第 8図は、本発明の他の実施例においてフレーム間符号化されたデータの記録のために使用するデータフォーマツトを示す図、

第 9図は、本発明の他の実施例における動画像記録装置の構成を示す図、そして、

第 1 0図は、記録された帯域圧縮された動画像データを復号化して再生するためのデータ再生装置の他の構成を示す図、のる。発明を実施するための最良の形態

第 2図は、本発明の実施例における、動画像の 1 フレームの一部分の拡大図である。第 2図に示されるように、本発明においては、複数の画素を含む各フレームを、それぞれ所定数の画素を含む複数のブロックに分割する。第 2図の実施例においては、各フレームを 2 X 2画素からなるブロック G , G 12, G 13 * · * G 2 I , G 22, G 23 * · · ί 分割し (/ヽる o こうして、各ブロック G H， G ! 2, G _{L 3} * - ' G 2 , , G 22,

G₂₃ · · * は、それぞれ、 P ,， P 2, P ₃, P ₄ からなる 4 画素を含む。

本発明によって、上記の各ブロック内の複数のの画素のデータのうち、一部は、フレーム内差分により符号化され、その他はフレーム間差分によって符号化される。第 2図の例では、例えば、上記の 4画素 P P P a, P₄ のうち、 1 画素のデータをフレーム内差分により符号化し、他の 3画素のデータはフレーム間差分によって符号化する。

さらに、例えば、 1フレーム目においては、各ブロック内の画素 P , のデータをフレーム内差分により符号化して他の 3画素 P₂， P a, P ₄ のデータはフレーム間差分によって符号化し、 2フレーム目においては、各ブロック内の画素 P₂ のデータをフレーム内差分により符号化して他の 3画素 P ₃， P P , のデータはフレーム間差分によって符号化し、 3 フレーム目においては、各ブロック内の画素 P ₃ のデータをフレーム内差分により符号化して他の 3画素 P₄， P P ₂ のデータはフレーム間差分によって符号化し、 4フレーム目においては、各ブロック内の画素 P₄ のデータをフレーム内差分により符号化して他の 3画素 P ,， P 2, P₃ のデータはフレーム間差分によって符号化するというように、各ブ σック内においてフレーム内差分により符号化する画素を循環的にシフトさせることもできる。

フレーム内差分により符号化されたデータとは、例えばブロック G Hの画素 P , については実データそのもの（あるいは、所定の基準値からの差でもよい）、ブロック G _{L 2}の画素 P , については当該画素データと上記のプロック G , iの画素 P , のデータとの差分、ブロック G _{1 3}の画素については当該画素データとブロック G _{1 2}の画素 P , のデータとの差分等である。フレーム間差分により符号化されたデータとは、ブロックの画素 P ₃ については実データそのもの（あるいは、所定の基準値からの差でもよい）、第 2 フレームのブロック G , ,の画素 P 3 については当該画素データと第 1 フレ —ムのの画素 P ₃ のデータとの差分、第 2 フレームの G _{I 2} の画素 P ₃ についてはは当該画素データと第 1 フレームの G _{1 2} の画素 P ₃ のデータとの差分等である。このように符号化されたデータは、第 3図に示されるようなデータフォーマツトによって記録媒体に記録される。第 3図において、 Fはフレーム同期バターン、はフレーム内差分により符号化された画素のデータ、そして、 D _Bはフレーム間差分により符号化された画素のデータである。

このように画面を複数個のブロックに分割して、その個々の区分（グループ）に複数個の画素を含ませ、その一部をフレーム内差分データで、残部をフレーム間差分データで表わすと、途中のフレームからの再生が可能である。即ちフレーム間差分データで表わされた画素の再生はできないが、フレーム内差分データで表わされた画素の再生はできるから、解像度は落ちるものの、画像再生が可能である。

一般に、画像データの圧縮ではフレーム内（画面内）で差分をとるより、フレーム間で差分をとつた方が効果的である。例えば、静止面なら第 2 フレーム以降の差分データはオール 0になる。この点では各ブロック G , G , 2 , ……内においては、フレーム間差分をとる画素の数がフレーム内差分をとる画素の数より多い方がよい。しかしながら、そのようにすると途中のフレームからの読出しの場合に粗い画面になるので、これらの解像度およびデータ圧綰量を考慮してフレーム内差分符号化を行う画素数とフレーム間差分符号化を行う画素数との比を適当に定める。したがって、各ブロック内画素数（ブロックの区分の大きさ）も上記の比を実現できるように適当に定める。さらに、ブロック G _{1 2}, ……は各ライン毎の複数画素ずっとしてもよく（ 1次元ブロック）、 3 ラィン以上に跨る 2次元プロックとしてもよい。

第 4図は本発明の実施例における動画像記録装置のプロック図である。第 4図において、 1 1 は A Z D変換器、 1 2は並べ換え回路、 1 3は量子化器、 1 4はフレーム構成回路、 1 5は記録媒体、 1 6はフレームメモリ、 1 8は 4画素遅延回路、 1 9はセレクタ、 2 0は減算回路、そして、 2 5は加算回路である。

アナログテレビ信号は A Z D変換器 1 1 において A Z D変換され、並べ換え回路 1 2において、データ（画素）の並べ換えが行われる。並べ換え回路 1 2は、ラインバッファを備えており、例えば、第 2図のようなブロック分割を行う場合は、 1 ライン（水平線）目と 2 ライン目のデータを一旦入力して、ブロック G , ,の画素 P ,， P ₂, P ₃, P ₄ 、ブロック G _{1 2}の画素 P ,， P ₂， P 3 , P ₄ 等の順に出力する。

並べ換え回路 1 2の出力は、減算回路 2 0に被減数として入力され、この入力からセレクタ 1 9 の出力が差し引かれる。減算回路 2 0の出力は、量子化器 1 3にて量子化され、フレーム構成回路 1 4および加算回路 2 5に印加される。加算回路 2 5 は、量子化器 2 5の出力とフレームメモリ 1 6または 4画素遅延回路 1 8の出力とを加算してフレーム内の各画素のデータを再生する。再生されたデータはフレームメモリ 1 6の対応する画素のァドレス、および、 4画素遅延回路 1 8 に入力される。フレームメモリ 1 6は、直前に量子化器 1 3 の出力を基に再生された 1 フレーム分の全画素の実データを記憶する。 4画素遅延回路 1 8は、フレーム内符号化を行う画素のデータについて差分をとる基準となる直前のプロックの対応する画素のデータを減算回路 2 0における減数として与えるために、上記の加算回路 2 5の出力を 4画素分遅延させて 4画素前の画素のデータを出力する。セレクタ 1 9は、フレームメモリ 1 6出力、 4画素遅延回路 1 8の出力、および、固定的な「 0」入力の何れかを選択して減算回路 2 0に減数として印加する。セレクタ 1 9は、フレーム間符号化を行う画素のデータが減算回路 2 0に入力されるタイミングにおいては、フレームメモリ 1 6からの対応する画素の出力を選択し、フレーム間符号化を行う画素のうち、差分を取らない実データ（例えば、前記のプロック G の画素 P , ) が減算回路 2 0に入力されるタィミングにおいては、上記の「 0」入力を選択し、フレーム間符号化を行う画素のうち、差分を取る画素のデータが入力されるタイミングでは、 4ビット遅延回路 1 8の出力を選択する。'上記のセレクタ 1 9の選択は前記タィミング発生回路 2 4からのタイミング信号（制御信号）の状態によって周期的に切り換えられるが、特に、各ブロック内の 4つの画素のデータを、それぞれ、フレーム間符号化するかフレーム内符号化するかについての制御のためには、前記タィミング発生回路 2 4からのタイミング信号の位相を各フレーム毎に巡回的にシフトすることにより、 nを整数として 4 11 + 1 フレーム目のデータの符号化の際には画素 P iのデータが選択され、 4 n + 2 フレーム目のデータの狩号化の際には画素 P ₂のデータが選択され、 4 II + 3 フレーム目のデータの符号化の際には画素 P ₃のデータが選択され、 4 n フレーム目のデータの符号化の際には画素 P ₄のデータが選択されるようにする制御が実現される。

各ブロック G H， G i 2 , の画素 P ,のデータがフレーム内差分符号化され、画素 Ρ 2 , Ρ 3 , Ρ ₄ のデータがフレーム間差分符号化される場合、ブロック G の画素 Ρ ,はそのまゝ符号化すればよいのでセレクタ 1 9はデータ " 0 " を選択し、減算回路 2 0で（ブ η ック G , ,の画素 Ρ ,のデータ）一 0の演算を行なってその結果を量子化器 1 3へ入力する。ブロック G Hの画素 Ρ ₂, Ρ 3 , Ρ ₄ のデータはフレーム間差分符号化されるものであるから、セレクタ 1 9は前フレームの画素データを格納しているフレームメモリ 1 6より対応画素を選択し、各々の画素における前フレームの対応する画素との差を減算回路 2 0で求め、結果を量子化器 1 3へ入力する。ブロック G _{1 2}の画素 P ,のデータはブロック G , ,の画素 P ,のデータとの差分を取られるべきであるから、直前のブロックの対応画素（例えば、ブロック G _{1 2}の画素 P ,のデータのフレーム内差分を取るためにはプロック G , ,の画素 P . ) のデータを 4 ビット遅延回路 1 8から読出し、それらの差を減算回路 2 0で求め、結果を量子化器 1 3へ入力する。以下同様である。

フレーム構成回路 1 4は量子化器 1 3の出力を取込んで第 3図の形のフレームを構成し、（例えば、光ディスク装置が備える）図示しない公知の書き込み機構によって磁気 Z光デイスクなどの記録媒体 1 5へ書き込む。

第 5図は、第 4図の構成を、より詳細に示すものである。第 5図において、 1 2 ' は走査線変換回路、 2 1 はフレーム間符号化データメモリ、 2 2 はフレーム内符号化データメモリ、 2 3はフレーム構成回路、 2 4はタイミング発生回路、 2 5は加算回路、そして、 S W , および S W ₂ は、それぞれ切り換えスィツチである。その他、第 5図の構成において、第 4図と同じ参照符号は、第 4図と同じ構成要素を示すものである。第 5図の走査線変換回路 1 2 ' は、第 4図の並べ替え回路 1 2に等しいものである。 A Z D変換回路 1 1では、アナログ動画像信号（テレビ信号）をディジタル信号に変換すると共に、同期信号によってフレーム検出を行ない、検出したフレームのタイミングをタイミング発生回路 2 4に供給する。タイミング発生回路 2 4は、このフレームのタイミングを入力し、各画素データの入力のタイミングに同期するタイミング（クロック）信号を発生して、このクロックを適当に分周することにより、セレクタ 1 9における切り換え制御のためのタイミング信号（制御信号）、および、フレーム構成回路 2 3におけるフレーム付加のタィミングを与えるためのタイミング信号を発生し、さらに、スィッチ S W , および S W ₂ の切り換え信号（フレーム間 Z内切替信号）を発生する。尚、タイミング発生回路 2 4において発生するタィミング信号は周期的なものであるので、 1画素の周期のクロックを適当に分周することにより容易に生成できる。加算回路 2 5 は、量子化器 1 3の出力とセレクタ 1 9の出力とを加算して、フレームメモリ 1 6および 4画素遅延回路 1 8に印加する。そして、第 5図の構成においては、第 4図のフレーム構成回路 1 4は、フレーム間符号化データメモリ 2 1 とフレーム内符号化データメモリ 2 2、切換スイッチ S W ,， S W ₂ 、フレーム同期パタ一ン付加回路 2 3を備える。

上記のタィミング発生回路 2 4が出力するフレーム間 Z内切替信号に従って、フレーム間差分をとる画素の量子化出力はメモリ 2 1 に、またフレーム内差分をとる画素の量子化出力はメモリ 2 2に格納するようにスィッチ S S W ₂ が切替えられる。フレーム構成回路 2 3は、タイミング発生回路 2 4からのタイミング信号に同期してフレーム間符号化データメモリ 2 1 の出力、および、フレーム内符号化データメモリ 2 2の出力を交互に読み出してフレーム信号 Fを付加し、第 3図に示されるようなデータフォーマツトを構成して、図示しない公知の書き込み機構によって記録媒体 1 5に書き込む。

第 6図は、上記の第 3図のデータフォーマツトで記録媒体 1 5に記録された帯域圧縮された動画像データを復号化して再生するためのデータ再生装置の構成を示すものである。第 6図において、 3 1 は、フレーム検出回路、 3 2はフレーム間符号化データメモリ、 3 3 はフレーム内符号化データメモリ、 S W ₃ および S W ₄ は、それぞれ切り換えスィツチ、 3 4 は加算回路、 3 5はフレームメモリ、 3 6は 4 ビット遅延回路、 3 7 はセレクタ、 3 8 は走査線逆変換回路、 3 9 は 0 Z A変換回路、そして、 4 0はタイミング発生回路である。

フレーム検出回路 3 1 は、記録媒体 1 5から（例えば、光ディスク装置が備える）図示しない読み出し機構によって読み出した第 3図のようなデータフォーマツトのデータからフレームのタイミングを検出し、タイミング発生回路 4 0は、このフレームのタイミングに同期して、 1画素の周期のクロックを発生し、このクロックを適当に分周することにより、スィツチ S W ₃ および S W 4 の切り換え制御を行うためのタィミング信号（フレーム間 Z内切替信号）、およびセレクタ 3 7の制御を行うためのタイミング信号（制御信号）を発生する。尚、タイミング発生回路 4 0において発生するタィミング信号は周期的なものであるので、 1画素の周期のク σ ックを適当に分周することにより容易に生成できる。このフレーム間 Ζ内切替信号に従ってスィツチ S W ₃ が切替えられることにより、第 3図のフレーム間差分符号化されたデータ D _b はフレーム間符号化データメモリ 3 2に、第 3図のフレーム内差分符号化されたデータ D』はフレーム内符号化データメモリ 3 3に、それぞれ書き込まれる。フレーム間符号化データメモリ 3 2およびフレーム内符号化データメモリ 3 3は、記録媒体 1 5から読み出されたフレーム間符号化されたデータ D _b、および、フレーム内符号化されたデータ D jを、それぞれ一旦保持するためのバッファメモリである。また、このフレーム間/内切替信号に従ってスィッチ S W ₄ も切り換えられるため、フレーム間符号化データメモリ 3 2およびフレーム内符号化データメモリ 3 3それぞれの出力側からは、それぞれ、フレーム間符号化されたデータ D _b、および、フレーム内符号化されたデータ D jが出力されて、加算回路 3 4に入力される。セレクタ 3 7は、フレームメモリ 3 5の出力、 4画素遅延回路 3 6の出力、および、固定的な「 0」入力の何れかを選択して加算回路 3 4に加数として印加する。フレーム間符号化された画素のデータがフレーム間符号化メモリ 3 2から読み出されて加算回路 3 4に入力されるタィミングにおいては、セレクタ 3 7 は、フレームメモリ 3 5 の出力を選択し、フレーム内符号化された画素のデータのうち、実データに等しいデータ（例えば、前記のプロック G , ,の画素 P , ) がフレーム内符号化メモリ 3 3から読み出されて加算回路 3 4に入力されるタィミングにおいては、上記の「 0」入力を選択し、フレーム内符号化された画素のデータのうち、差分を取られた画素のデータがフレーム内符号化メモリ 3 3 から読み出されて加算回路 3 4に入力されるタイミングでは、 4画素遅延回路 3 6の出力を選択する。フレームメモリ 3 5 は、 1 フレーム前の各画素の（復号化された）データを保持する。 4画素遅延回路 3 6は、フレーム内符号化された画素のデータについて復号化するための基準となる 4画素前のデータを出力するように加算回路 3 4の出力を 4画素遅延させる。上記のセレクタ 3 7の選択は前記タィミング発生回路 4 0からのタイミング信号（制御信号）の状態によって周期的に切り換えられるが、特に、各ブロック内の 4つの画素のデータを、それぞれ、フレーム間符号化に対応する復号化を行うかフレーム内符号化に対応する復号化を行うかを選択するための制御のためには、前記タィミング発生回路 4 0からのタィミング信号の位相を各フレーム毎に巡回的にシフトすることにより、 ηを整数として 4 n + 1 フレーム目のデータの復号化の際には画素 P ,のデータが選択され、 4 n + 2 フレーム目のデータの復号化の際には画素 P ₂のデータが選択され、 4 n + 3 フレーム目のデータの復号化の際には画素 P ₃ のデータが選択され、 4 n フレーム目のデータの復号化の際には画素 P 4のデータが選択されるようにする制御が実現される。

こうして、上記のフレーム間 Z内切替信号がフレ一厶間符号化データメモリ 3 2側を選択するようにスィッチ S W ₃ および S W ₄ を制御するタィミングでは、フレーム間符号化デ一タメモリ 3 2から出力されたフレーム間符号化されたデータは、加算回路 3 4においてフレームメモリ 3 5から出力される 1 フレーム前の対応する画素のデータと加算されて、走査線逆変換回路 3 8、フレームメモリ 3 5、および、 4画素遅延回路 3 6に入力される。また、上記のフレーム間 Z内切替信号がフレーム内符号化データメモリ 3 3側を選択するようにスィツチ S W ₄ を制御するタィミングであって、フレーム内符号化された画素のデータのうち、実データに等しいデータ（例えば、前記のブロック G Hの画素 P , ) が加算回路 3 4に入力されるタィミングにおいては、加算回路 3 4の出力は、この実データ + 0 となり、走査線逆変換回路 3 8、フレームメモリ 3 5、および、 4画素遅延回路 3 6に入力される。そして、上記のフレーム間/内切替信号がフレーム内符号化データメモリ 3 3側を選択するようにスィツチ S W ₄ を制御するタイミングであって、フレーム内符号化された画素のデータのうち、差分を取られた画素のデータ（例えば、前記のブロック G _{1 2}の画素 P , ) が加算回路 3 4に入力されるタィミングにおいては、加算回路 3 4の出力は、この差分デ —タと 4 ビット遅延回路 3 6から出力される 1 ブ π ック前の対応する画素（例えば、前記のブロック G Hの画素 P , ) との和となり、走査線逆変換回路 3 8、フレームメモリ 3 5、および、 4ビット遅延回路 3 6に入力される。

走査線逆変換回路 3 8は、前述の第 5図の構成における走查線変換回路 1 2 ' と逆の変換を行う回路であって、 2 ライン分のラインバッファを備えて、加算回路 3 4から 2 X 2画素構成のプロック単位で供給される復号化された画像データを、このラインバッファに順に書き込み、 2 ライン分の画像データが書き込まれると、このデータは順に D Z A変換回路 3 9に供給され、 D Z A変換されてアナログ動画像信号として出力される。

ところで、ディスク装置においては、光ディスクの両面に同時に別々のデータを読み書きできるものが知られている。このような光ディスク装置を用いれば、前述のフレーム内符号化されたデータとフレーム間符号化されたデータとを、それぞれ、光ディスクの一方および他方の面に書き込み、読み出すようにする構成が考えられる。このときは、前述の第 3 図のデータフォーマツトは、第 7図および第 8図に示されるようなものとなり、さらに、上記の第 5図の動画像記録装置および第 6図の動画像再生装置の構成は、それぞれ、第 9図および第 1 0図に示されるような構成となる。

第 9図の動画像記録装置の構成の第 5図の構成との違いは，フレーム間符号化データメモリ 2 1 の出力と、フレーム内符号化データメモリ 2 2の出力とが、それぞれ独立に設けられたフレーム構成回路 2 3 ' および 2 3 ' に入力されて、それぞれ、第 8図および第 7図に示されるようなフレームが構成され、光ディスクの一方および他方の面に書き込まれることである。また、第 1 0図の動画像記録装置の構成の第 6図の構成との違いは、光ディスクの一方および他方の面から、それぞれ、並行して読み出された、第 8図および第 7図に示されるようなフレーム構成の、フレーム間符号化されたデータとフレーム内符号化されたデータとが、それぞれ独立に設けられたフレーム検出回路 3 1 ' および 3 1 ' にてフレームのタィミングが検出され、それぞれ、フレーム間符号化データメモリ 2 1およびフレーム内符号化データメモリ 2 2に入力される。そして、タイミング制御回路 4 0 ' は、前述の第 6 図の構成におけると同様にフレーム間符号化データメモリ 2 1およびフレーム内符号化データメモリ 2 2からデータが読み出されて再生されるように、スィッチ S W <およびセレクタ 3 7を制御するタィミング信号を発生させる。

以上説明したように、本発明によれば、各フレームのデータの一部がフレーム内差分データとなっているので、解像度は下るものの、途中のフレームからの画像再生が可能で、帯域圧縮した蓄積データのランダムアクセス、早送り等を可能にすることができる。また、このフレーム内差分データ以外は圧縮効率のよいフレーム間圧縮データであるので、多量の画像データを蓄積することが可能になる。

Claims

請求の範囲

1. 動画像データを帯域圧縮する動画像データ符号化装置において、

動画像データをフレーム内符号化して帯域圧縮するフレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8 ) と、

動画像データをフレーム間符号化して帯域圧縮するフレーム間符号化手段（ 2 0， 1 6 ) と、

各フレームのデータを、それぞれが所定数の画素を含む複数のブロック（G H, G ,2, G ,3 · · · G 2., G 22, G 23 *

• · ) に分割するプロック分割手段（ 1 2 ) と、

前記複数のブロックの各々の内で、所定の一部の画素の動画像データについては前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8 ) によって符号化し、残りの画素の動画像データについては前記フレーム間符号化手段（ 2 0 , 1 6 ) によって符号化するように符号化処理を切り換える符号化切替え手段（ 1 9 ) とを有してなることを特徴とする動画像データ符号化装置。

2. 前記プロック分割手段（ 1 2 ) は、前記プロックの各々の垂直方向の幅に等しいラィン数分のラインバッファを備えて、該ライン数分の画素の動画像データを入力し、各プロック毎に画素のデータを出力する走査線変換手段（ 1 2 ' ) からなる請求項 1記載の動画像データ符号化装置。

3. 前記フレーム間符号化手段（ 2 0 , 1 6 ) は、 1 フレーム前の各画素のデータを記憶するフレームメモリ手段（ 1

6 ) と、符号化すべき 1画素のデータと前記フレームメモリ手段（ 1 6 ) に記憶される 1フレーム前の対応する画素のデ —タとの差分を求める減算手段（2 0 ) とから構成され、前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8) は、フレーム内符号化の基準となる画素のデータを保持する基準画素データメモリ手段（ 1 8 ) と、符号化すべき 1画素のデータと前記基準画素データメモリ（ 1 8) に保持される前記基準となる画素のデータとの差分を求める減算手段（ 2 0 ) とから構成され、

前記フレーム間符号化手段（ 2 0， 1 6 ) と前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8) とにおいて、前記減算手段（ 2 0 ) は共用され、

さらに、前記符号化切替え手段（ 1 9 ) は、フレーム間符号化を行うべき画素のデータが入力されたときは、前記フレームメモリ手段（ 1 6 ) に記憶される 1フレーム前の対応する画素のデータを前記減算手段（2 0 ) に減数として供給し、フレーム内符号化を行うべき画素のデータが入力されたときは、前記基準画素データメモリ手段（ 1 8 ) に保持される前記基準となる画素のデータを前記減算手段（2 0 ) に減数として供給する請求項 1記載の動画像データ符号化装置。

4. 前記複数のプロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のプロックの各々の内における前記一部の画素の置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、

当該動画像データ符号化装置は、さらに、入力される動画像信号が含む同期信号を検出するフレーム検出手段（ 1 1 ) と、該同期信号に同期して各画素のデータが入力されるタイミングを示すクロックを発生するクロック発生手段（ 2 4 ) と、該クロックを前記ブロックの幅および前記一部の画素の配置に基づいて定まる分周比で分周することにより、前記符号化切替え手段（ 1 9 ) における切替えを制御するタィミング信号を発生するタイミング発生手段（ 2 4 ) とを有してなる請求項 1記載の動画像データ符号化装置。

5. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のブックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、

前記基準画素メモリ手段（ 1 8 ) は、 1 ブロック内の画素数に等しい画素数前の画素のデータを記憶して出力する請求項 3記載の動画像データ符号化装置。

6. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のブ π ックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、且つ、前記一部の画素の配置は、フレーム毎に異なるように変化させる請求項 1記載の動画像データ符号化装置。

7. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のプロックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、且つ、前記一部の画素の配置は、フレーム毎に循環的にシフトさせるように変化させる請求項 1記載の動画像データ符号化装置。

8. 前記フレーム毎の循環的なシフトは、前記タイミング信号発生手段（ 2 4 ) において、前記符号化切替え手段（ 1 9 ) を制御するタイミング信号の位相をシフトさせることにより実現される請求項 7記載の動画像データ符号化装置。

9. 動画像データを帯域圧縮して蓄積する動画像データ蓄積装置において、

各フレームのデータを、それぞれが所定数の画素を舍む複数のブロック（G H， G 12, G ,3 * · · G ₂₁， G 22, G 23 -

• · ) に分割するプロック分割手段（ 1 2 ) と、

前記複数のブ π ックの各々の内で、所定の一部の画素の動画像データについては前記フレーム内符号化手段 ( 2 0 , 1

8 ) によって符号化し、残りの画素の動画像データについては前記フレーム間符号化手段（ 2 0 , 1 6 ) によって符号化するように符号化処理を切り換える符号化切替え手段（ 1 9 ) と、符号化された動画像データを記録媒体に記録する記録手段（ 1 4 ) とを有してなることを特徴とする動画像データ

10. 前記記録手段（ 1 4 ) は、前記符号化された動画像データを一時保持するバッファメモリ手段（ 2 1 , 2 2 ) を有してなる請求項 9記載の動画像データ蓄積装置。

11. 前記記録手段（ 1 4 ) は、前記符号化された動画像データを含む所定のフレームを構成するフレーム構成手段（ 2 3 ) を有してなる請求項 9記載の動画像データ蓄積装置。

12. 前記記録手段（ 1 4 ) は、 '

前記符号化された動画像データのうち、前記フレーム間符号化手段（ 2 0， 1 6 ) によって符号化されたデータを一時保持する第 1のバッファメモリ手段（ 2 1 ) と、

前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8 ) によって符号化されたデータを一時保持する第 2のバッファメモリ手段（ 2 2 ) と、

前記フレーム間符号化手段（ 2 0， 1 6 ) によって符号化されたデータと前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8 ) によって符号化されたデータとを交互に切り換えて前記フレーム構成手段（ 2 3 ) に供給する供給データ切替え手段（ SW₂) とを有してなる請求項 9記載の動画像データ蓄積装置。

13. 前記記録手段（ 1 4 ) は、

前記フレーム内符号化手段（ 2 0 , 1 8 ) によって符号化されたデータを一時保持する第 2のバッファメモリ手段（ 2 2 ) と、

前記フレーム間符号化手段（ 2 0， 1 6 ) によって符号化されたデータを含む第 1のフレームを構成する第 1のフレーム構成手段（ 2 3 ' ) と、前記フレーム内符号化手段（ 2 0， 1 8 ) によって符号化されたデータを舍む第 2のフレームを構成する第 2のフレーム構成手段（ 2 3 ' ) とを有してなり，前記第 1のフレーム構成手段（ 2 3 ' ) の出力は前記記録媒体（ 1 5 ) の一方の面に、そして、前記第 1のフレーム構成手段（ 2 3 ' ) の出力は前記記録媒体（ 1 5 ) の他方の面に、それぞれ書き込まれる請求項 9記載の動画像データ蓄積

14. 帯域圧縮された動画像データを復号化する動画像データ復号化装置において、

フレーム間符号化によって帯域圧縮された動画像データを復号化するフレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) と、

フレーム内符号化によって帯域圧綰された動画像データを復号化するフレーム内復号化手段（ 3 4， 3 6 ) と、

前記フレーム間符号化によって帯域圧縮された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) によって復号化するように、そして、前記フレーム内符号化によって帯域圧綰された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム内復号化手段（ 3 4 , 3 6 ) によって復号化するように復号化処理を切り換える復号化切替え手段（ 3 7 ) とを有してなることを特徴とする動画像データ符号化装置。

15. 前記圧縮された動画像データは、各フレームのデータを、それぞれが所定数の画素を含む複数のブロック

G ₁₂, G , 3 · · · G₂₁， G₂₂， G₂₃ · ♦ · ) に分割し、該複数のブロックの各々の内で、所定の一部の画素の動画像データは前記フレーム内符号化されており、残りの画素の動画像データはフレーム間符号化されている請求項 1 4記載の動画像データ復号化装置。

16. 前記圧縮された動画像データは、前記ブロック毎に連続しており、

前記フレーム間復号化手段（ 3 4 , 3 5 ) および前記フレ一ム内復号化手段（ 3 4， 3 6 ) の後段には、前記プロックの各々の垂直方向の幅に等しいラィン数分のラインバッファを備えて、各ブロック毎に復号化された画素のデータを入力し、前記ラインバッファ一杯のデータが入力されると、 1 ラィン毎に該ラインバッファのデータを出力する走査線逆変換手段（ 3 8 ) を備える請求項 1 5記載の動画像データ復号化

17. 前記フレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) は、 1 フレーム前の復号化された各画素のデータを記憶するフレームメモリ手段（ 3 5 ) と、復号化すべき 1画素のデータと前記フレームメモリ手段（ 3 5 ) に記憶される 1 フレーム前の対応する画素のデータとを加算する加算手段（ 3 4 ) とから構成され、

前記フレーム内復号化手段（ 3 4 , 3 6 ) は、フレーム内符号化されたデータを復号化するための基準となるデータを保持する基準画素データメモリ手段（ 1 8 ) と、符号化すベき 1画素のデータと前記基準画素データメモリ（ 1 8 ) に保持される前記基準となる画素のデータとを加算する加算手段 ( 3 4 ) とから構成され、前記フレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) と前記フレーム內復号化手段（ 3 4， 3 6 ) とにおいて、前記加算手段（ 3 4 ) は共用され、

さらに、前記復号化切替え手段（ 3 7 ) は、フレーム間符号化された画素のデータが入力されたときは、前記フレームメモリ手段（ 3 5 ) に記憶される 1 フレーム前の対応する画素のデータを前記加算手段 ( 2 0 ) に加数として供給し、フレーム内符号化された画素のデータが入力されたときは、前記基準画素データメモリ手段（ 3 6 ) に保持される前記基準となる画素のデータを前記加算手段（ 3 4 ) に減数として供絵する請求項 1 4記載の動画像データ復号化装置。

18. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のブ口ックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、

当該動画像データ復号化装置は、さらに、入力される符号化された動画像信号が含むフレーム同期信号を検出するフレ —ム検出手段 ( 3 1 ) と、該フレーム同期信号に同期して各画素のデータが入力されるタィミングを示すク口ックを発生するクロック発生手段（ 4 0 ) と、該クロックを前記プロックの輻および前記一部の画素の S置に基づいて定まる分周比で分周することにより、前記復号化切替え手段（ 3 7 ) における切替えを制御するタィミング信号を発生するタイミング発生手段（ 4 0 ) とを有してなる請求項 1 4記載の動画像デ一タ復号化装置。

19. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のプロックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、

前記基準画素メモリ手段（ 3 6 ) は、 1 ブロック内の画素数に等しい画素数前の復号化された画素のデータを記憶して出力する請求項 1 7記載の動画像データ復号化装置。

20. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のブ口ックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、且つ、前記一部の画素の配置は、フレーム毎に異なるように変化させる請求項 1 4記載の動画像データ復号化装置。

21. 前記複数のブロックは、それぞれ、垂直方向および水平方向に等しい幅を有し、前記複数のプロックの各々の内における前記一部の画素の配置は、同一フレーム内の全ての画素について同一であって、且つ、前記一部の画素の配置は、フレーム毎に循環的にシフトさせるように変化させる請求項 1 4記載の動画像データ復号化装置。

22. 前記フレーム毎の循環的なシフトに対応して、前記タィミング信号発生手段（ 4 0 ) においては、前記復号化切替え手段（ 3 7 ) を制御するタィミング信号の位相をシフトさせる請求項 2 1記載の動画像データ復号化装置。

23. 帯域圧縮され蓄積された動画像データを復号化する動画像データ再生装置において、フレーム間符号化されたデータとフレーム内符号化されたデータとを舍むように帯域圧縮され蓄積された動画像データを記録媒体（ 1 5 ) から読み出す符号化データ読み出し手段と、

フレーム間符号化によって帯域圧緒された動画像データを復号化するフレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) と、

フレーム内符号化によって帯域圧縮された動画像データを復号化するフレーム内復号化手段（ 3 4 , 3 6 ) と、

前記フレーム間符号化によって帯域圧縮された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム間復号化手段（ 3 4， 3 5 ) によって復号化するように、そして、前記フレーム内符号化によって帯域圧緒された動画像データを入力するタイミングにおいては前記フレーム内復号化手段（ 3 4 , 3 6 ) によって復号化するように復号化処理を切り換える符号化切替え手段（ 3 7 ) とを有してなることを特徴とする動画像データ再生装置。

24. 前記読み出された動画像データを一時保持するバッファメモリ手段（ 3 2， 3 3 ) を有してなる請求項 2 3記載の動画像データ再生装置。

25. 前記符号化された動画像データのうち、前記フレーム間符号化されたデータを一時保持する第 1のバッファメモリ手段（ 3 2 ) と、

前記フレーム内符号化されたデータを一時保持する第 2のノッファメモリ手段（ 3 3 ) と、

前記第 1のバッファメモリ手段（ 3 2 ) から出力されたデ一夕と前記第 2のバッファメモリ手段（ 3 3 ) ) から出力されたデータとを交互に切り換えて前記加算手段（ 3 4 ) に供給する供給データ切替え手段（ SW₃) を有してなる請求項 2 3記載の動画像データ再生装置。

26. 前記符号化データ読み出し手段は、フレーム間符号化されたデータとフレーム内符号化されたデータとを、それぞれ、並行して読み出し、

前記符号化された動画像データのうち、前記フレーム間符号化されたデータを一時保持する第 1のバッファメモリ手段 ( 3 2 ) と、

前記第 1のバッファメモリ手段（ 3 2 ) から出力されたデータと前記第 2のバッファメモリ手段（ 3 3 ) ) から出力されたデータとを交互に切り換えて前記加算手段（ 3 4 ) に供給する供給データ切替え手段（ SW₃) を有してなる請求項 2 3記載の動画像データ再生装置。