JP2001094932A - 高精細静止画の分割記録及び再生方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細静止画のＶＴＲへの分割記録及び再生
において、記録時の圧縮による画質劣化を最小限に抑え
ること。 【解決手段】 例えば１４４０×９６０画素からなる高
精細静止画を入力し、複数のフレーム（第１〜第４フレ
ーム）に分割し、ＶＴＲで記録可能な画素数のフレーム
に変換する。このとき、マクロブロック１〜２３の境界
に沿って分割を行い、互いにインターレースの関係にあ
る奇数フィールド（１），（３）・・及び偶数フィール
ド（２），（４）・・に分割してＶＴＲに入力する。こ
の方式により、ＶＴＲでの圧縮による画質劣化を伴わず
に、高精細静止画の画素データを記録再生することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
の映像機器を用いた高精細静止画の分割記録及び再生方
式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルスチルカメラの普及に伴
い、デジタルビデオカメラにも高画質な静止画撮影機能
が求められてきている。これに対する１つの解として、
動画撮影に必要な画素数より多い画素数を有する撮像素
子を用い、高精細の静止画を撮影することが検討されて
いる。ここで高精細静止画撮影について簡単に説明す
る。

【０００３】図８は、高精細静止画の撮影が可能なデジ
タルビデオカメラの構成例を示すブロック図である。Ｃ
ＣＤ(Charge Coupled Device) １にて光電変換された画
素信号は、所定周期の水平同期信号及び垂直同期信号に
同期して読み出され、カメラ信号処理部２に入力され
る。カメラ信号処理部２は、入力信号に対してゲイン調
整、階調補正、輪郭強調などの処理を施し、映像信号を
出力する。カメラ信号処理部２の出力信号はメモリ３に
一旦書き込まれた後、ＶＴＲ部４の入力レートに合わせ
て読み出され、ＶＴＲ部４で記録される。

【０００４】再生時は、ＶＴＲ部４からの再生信号をメ
モリ３に一旦書き込む。通常の動画はモニタに出力さ
れ、高精細静止画はデジタルインターフェースやメモリ
ーカードなどを介して外部パソコンやプリンタなどの機
器に出力される。

【０００５】ここで、ＣＣＤ１の一例として図９のよう
に、水平・垂直方向の画素数を１４４０×９６０画素で
あるものを考える。通常の動画撮影時は図に示す領域Ａ
１の７２０×４８０画素のみを、７２０×２４０画素ず
つ飛び越し走査させて読み出す。また、静止画撮影時に
は図の領域Ａ２の１４４０×９６０画素全てを読み出す
ことで、高精細静止画の撮影を可能にするものである。
しかし、ＶＴＲ部４の記録フォーマットが現在はＮＴＳ
Ｃ又はＰＡＬ方式にしか対応しておらず、１フィールド
当たり７２０×２４０画素又は７２０×２８８画素しか
記録できない。このため、１４４０×９６０画素の信号
をＶＴＲ部４で記録するには、８フィールドに分割して
記録することが必要になる。

【０００６】そこで、先ず考えられる方式として、図１
０に示すように、高精細静止画の１フレームの画像に対
して、水平方向に２分割し、垂直方向に４分割し、第１
〜第８フィールドの画素信号を順次記録する方式があ
る。また図１１のように画素を間引きすることによっ
て、１フレームの画像を分割する方式がある。図１１
（ａ）は１４４０×９６０画素のデータに対して、水平
方向は２画素毎に、垂直方向は４画素毎に間引いて７２
０×２４０画素のデータとし、８フィールドかけて全て
の画素データを出力する方式を表した説明図である。１
フィールド目では「○」の画素で構成されるフィールド
が出力され、２フィールド目では「△」の画素で構成さ
れるフィールドが出力される。以下も同様である。そし
て図１１（ｂ）に示すように、８フィールドかけて全て
の画素を出力する。このように画素信号を出力すれば、
撮影したシーンの全景が１フィールドの範囲に収まるこ
とになるので、記録されたシーンをＶＴＲの再生時にモ
ニタで容易に確認できる利点がある。

【０００７】ここで、ＶＴＲ部４での信号処理について
簡単に説明する。図１２はＤＶ方式のデジタルビデオカ
メラのＶＴＲ信号処理部の構成を簡略化して示したブロ
ック図である。（ａ）は記録経路、（ｂ）は再生経路を
示す。先ず記録時について説明する。図１２（ａ）に示
すように、カメラから入力された２フィールド分の映像
信号はフレームメモリ５に書き込まれ、２フィールド間
のインターレース関係はここで復元される。フレームメ
モリ５の出力は、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform
）処理器６にて複数の周波数成分に分解される。量子
化器７は、ＤＣＴ処理器６の出力である各周波数成分の
レベルより、各成分に対する量子化ビット数を決定し、
決定されたビット数にて各成分の量子化を行う。

【０００８】このとき、人間の視覚特性が低域成分に対
しては比較的敏感で、高周波成分に対しては鈍感である
ことを利用し、低周波成分には多くの量子化ビット数が
割り当てられ、高周波数成分には少ない量子化ビット数
が割り当てられる。結果として、全成分のトータルビッ
ト数が元の入力映像信号のトータルビット数より小さく
できれば、映像信号は圧縮されることになる。符号化器
８は、量子化器７の出力に対し、データ伝送レートがほ
ぼ一定となるように符号を割り当て、誤り訂正符号を付
加して出力する。符号化器８の出力は記録媒体である磁
気テープに記録される。

【０００９】再生時の信号処理は、上記の流れの逆であ
る。復号化器９は、磁気テープから再生された信号を誤
り訂正して復号する。逆量子化処理器１０は、復号化器
９の出力から周波数成分を求め、次の逆ＤＣＴ演算のた
めにビット数を揃える。逆ＤＣＴ処理器１１は、周波数
成分の信号を時間軸上の信号に戻す。逆ＤＣＴ処理器１
０の出力はフレームメモリ１２に書き込まれる。フレー
ムメモリ１２の出力はモニタに表示される。フレームメ
モリ５とフレームメモリ１２は、記録及び再生時で兼用
されることが多い。

【００１０】上記の処理において、記録時のＤＣＴ処理
に注目する。ＤＣＴは、図１３（ａ）に示すような水平
・垂直方向に８×８画素の信号ブロックを入力として演
算される。ＮＴＳＣ用処理では、図１３（ｃ）左側の図
のように、水平方向に４ブロック並べ、水平方向に３２
画素からなるマクロブロック単位、または図１３（ｃ）
右側の図のように水平及び垂直方向に２ブロック並べ、
１６×１６画素からなるマクロブロック単位でフレーム
メモリ５からデータ読み出しを行う。ＰＡＬ用処理では
図１２（ｄ）のような水平・垂直方向に１６×１６画素
からなるマクロブロック単位のみで行う。

【００１１】ここでマクロブロックについて少し説明す
る。以下では説明の簡略化のため、輝度信号のマクロブ
ロックだけを用いて考える。図１４はＮＴＳＣにおける
動画記録の場合のマクロブロックの構成を示す説明図で
ある。入力される７２０×４８０画素のフレームは、図
１４（ａ）のような配列のマクロブロックに分割され
る。図中に１〜２３の番号を付した矩形の囲みがマクロ
ブロックである。図１４（ｂ）に示すように、１〜２２
番のブロックは３２×８画素から構成され、２３番のブ
ロックは１６×１６画素から構成される。２３番のブロ
ックだけ形状が異なるのは、７２０が３２で割り切れな
いので、画面右端に相当する部分については特別に１６
×１６画素からなるマクロブロックを構成しているため
である。図中の（１）〜（６０）は垂直方向のマクロブ
ロックの列番号を示している。

【００１２】図１２のＤＣＴ処理器６では、このマクロ
ブロックから２次元周波数成分を抽出する。但し、この
処理はフレームメモリ５のデータから判断されるフィー
ルド間の動きの有無に応じて適応的に行われる。

【００１３】ここで、フィールド間の動きの有無の判断
について簡単に説明する。図１５のように、カメラの被
写体が画面垂直方向に相関が高い場合を考える。この被
写体が静止物体ならば、図１５（ａ）のように第１フィ
ールドと第２フィールドは同じ信号となり、フィールド
間の信号の差を求めると、その値はゼロになる。ただ
し、ここでは説明を簡単にするためノイズは無視してい
る。もし被写体が動き物体ならば、図１５（ｂ）のよう
に２つのフィールドは異なる信号になり、フィールド間
の信号の差を求めると大きな値となる。従って、フレー
ムメモリ５に書き込まれた２つのフィールド間の差を求
めることにより、動きの有無を判断することができる。

【００１４】再び図１３に戻って説明する。図１３
（ａ）はフィールド間の変化が少なく、「静止部」と判
断される領域に対する輝度信号のＤＣＴ処理用の信号ブ
ロックの概念図である。ここでは水平・垂直方向に８×
８画素からなる信号ブロックを形成する。ここで、垂直
方向の８画素のうち、奇数番目は第１フィールドの画
素、偶数番目は第２フィールドの画素である。一方、図
１３（ｂ）は「動き部」と判断される領域に対するＤＣ
Ｔ処理用の信号ブロックである。動き部と判断される
と、図１３（ｂ）のように第１又は第２フィールドの信
号のみで水平垂直８×４画素の信号ブロックが個別に構
成される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
高精細静止画の分割記録方式では以下に説明するような
課題がある。前述のようにフレームメモリ５では、入力
される２フィールドの信号から１フレームの信号を構成
してＤＣＴ処理器６へ出力するが、いま図１０に示す第
１フィールド及び第２フィールドをフレームメモリ５に
入力すると、第１フィールド及び第２フィールドはイン
ターレースの関係にないため、これらからフレームを構
成してＤＣＴ処理をしても、出力は意味のない結果とな
ってしまう。これは図１０のような分割を行う限り、入
力するフィールドの順序を変えても同様である。

【００１６】また、図１１に示される分割を行う場合
は、第１フィールド及び第２フィールドの画素データと
して「○」及び「△」がフレームメモリ５への入力信号
となるが、「○」と「△」で構成されるフレームは、元
の入力映像信号を水平及び垂直方向に１画素おきに間引
いた形になるため、信号帯域の折り返しが起こり、元の
入力映像信号では水平及び垂直方向に表現できる最高周
波数の１／２にあたる周波数が最高周波数と見なされる
ことになる。この様子を図１６に示す。図１６は例とし
て図１１における垂直方向の画素の間引きによる周波数
の変化を示している。

【００１７】従って、「○」と「△」で構成されるフレ
ームに対してＤＣＴ処理を行い、２次元周波数成分に分
解した場合は、元の映像信号では水平及び垂直周波数帯
域の１／２にあたる周波数が、水平及び垂直方向の最高
周波数成分として出力されることになる。前述のように
量子化処理においては最高周波数成分に対し、人間の視
覚特性に基づいて粗い量子化（少ないビット数割り当
て）がなされ、場合によっては消失してしまうこともあ
る。その結果ＤＣＴ処理から量子化までの一連の圧縮処
理において、帯域の１／２付近の周波数特性が劣化して
しまうという課題があった。

【００１８】また、垂直方向の間引きにより、垂直方向
に相関の高い信号が相関が低いと判断され、静止部であ
るにもかかわらず動き部と判断されてしまうため、動き
部用信号ブロックを用いたＤＣＴにより、高域周波数成
分に対して粗い量子化がなされ、やはり帯域が劣化して
しまうという課題があった。

【００１９】さらに、画素の間引きにより作成したフレ
ームの水平又は垂直方向の画素数によっては、ＶＴＲ内
部でマクロブロックに分割される際、ブランキングデー
タなどの無効データなどと共にマクロブロック化されて
しまうと、圧縮処理において無効データも映像データと
見なされるために、有効データに対する圧縮処理が不当
なものとなり、画質が劣化するという課題があった。

【００２０】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、ＤＶ圧縮による画質劣化を最
小限に抑える高精細静止画の分割記録方式及び再生方式
を実現するものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ（ａ，ｂは
整数）である映像信号を飛び越し走査記録する記録再生
装置を用いて、水平及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄ
（ｃ，ｄは整数、ａ＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入力映像信号
を、ｃ≦Ｍａなる最小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎｂなる最小
の整数Ｎを用いて水平方向にＭ分割、垂直方向にＮ分割
し、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ以下である
Ｍ×Ｎ個のフレームに分割して記録媒体に記録し、再生
時は前記Ｍ×Ｎ個のフレームを結合することで、水平及
び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄである映像信号を得る
高精細静止画の分割記録及び再生方式であって、前記入
力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数だけ連続
する画素で構成される信号ブロックに分割し、圧縮符号
化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集合を信号
ブロック領域とし、前記複数の信号ブロック領域の位置
関係を保持した状態で前記複数の信号ブロック領域を一
度に走査する領域を信号ブロック走査領域とするとき、
前記Ｍ×Ｎ個のフレームの境界を前記信号ブロック走査
領域の境界と一致するように設定し、前記入力映像信号
の記録時は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレームを、飛び越し走
査の関係にある第１のフィールド及び第２のフィールド
に設定すると共に、少なくとも２Ｍ×Ｎフィールド期間
でＭ×Ｎ個のフレーム領域の画像データを圧縮符号化し
て前記記録再生装置の記録媒体に記録し、映像信号の再
生時は、２フィールド期間毎の再生により得られる相異
なる２つのフィールドを第１フィールド及び第２フィー
ルドとして前記記録媒体から読み出し、前記第１フィー
ルドの前記信号ブロック走査領域と前記第２フィールド
の前記信号ブロック走査領域とを所定数結合して１個の
フレームを再構成して画像データの復号及び伸長を行
い、２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により得られる計Ｍ
×Ｎ個のフレームを結合して１枚の高精細静止画の出力
画を得ることを特徴とするものである。

【００２２】本願の請求項２の発明は、水平及び垂直方
向の画素数が夫々ａ、ｂ（ａ，ｂは整数）である映像信
号を飛び越し走査記録する記録再生装置を用いて、水平
及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ
＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最
小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎｂなる最小の整数Ｎを用いて水
平方向にＭ分割、垂直方向にＮ分割し、水平及び垂直方
向の画素数が夫々ａ、ｂ以下であるＭ×Ｎ個のフレーム
に分割して記録媒体に記録し、再生時は前記Ｍ×Ｎ個の
フレームを結合することで、水平及び垂直方向の画素数
が夫々ｃ、ｄである映像信号を得る高精細静止画の分割
記録及び再生方式であって、前記入力映像信号を、水平
及び垂直方向に夫々所定数だけ連続する画素で構成され
る信号ブロックに分割し、圧縮符号化の対象となる所定
数の隣接信号ブロックの集合を信号ブロック領域とし、
前記複数の信号ブロック領域の位置を互いに異なるフレ
ームに分散するよう並び換え、並び換えられた前記複数
の信号ブロック領域を一度に走査する領域を信号ブロッ
ク走査領域として設定し、前記入力映像信号の記録時
は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレームを、飛び越し走査の関係
にある第１のフィールド及び第２のフィールドに設定す
ると共に、少なくとも２Ｍ×Ｎフィールド期間でＭ×Ｎ
個のフレーム領域の画像データを圧縮符号化して前記記
録再生装置の記録媒体に記録し、映像信号の再生時は、
２フィールド期間毎の再生により得られる相異なる２つ
のフィールドを第１フィールド及び第２フィールドとし
て前記記録媒体から読み出し、前記第１フィールドの前
記信号ブロック走査領域と前記第２フィールドの前記信
号ブロック走査領域とを所定数結合して１個のフレーム
を再構成して画像データの復号及び伸長を行い、２Ｍ×
Ｎフィールド期間の再生により得られる計Ｍ×Ｎ個のフ
レームの信号ブロック領域を、記録時の並び換えと逆の
方法で並び戻しを行い、計Ｍ×Ｎ個の元フレームを再構
成し、前記再構成によって得られた元フレームを結合す
ることによって１枚の高精細静止画の出力画を得ること
を特徴とするものである。

【００２３】本願の請求項３の発明は、水平及び垂直方
向の画素数が夫々ａ、ｂ（ａ，ｂは整数）である映像信
号を飛び越し走査記録する記録再生装置を用いて、水平
及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ
＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最
小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎｂなる最小の整数Ｎを用いて水
平方向にＭ分割、垂直方向にＮ分割し、水平及び垂直方
向の画素数が夫々ａ、ｂ以下であるＭ×Ｎ個のフレーム
に分割して記録媒体に記録し、再生時は前記Ｍ×Ｎ個の
フレームを結合することで、水平及び垂直方向の画素数
が夫々ｃ、ｄである映像信号を得る高精細静止画の分割
記録及び再生方式であって、前記入力映像信号を、水平
及び垂直方向に夫々所定数だけ連続する画素で構成され
る信号ブロックに分割し、圧縮符号化の対象となる所定
数の隣接信号ブロックの集合を信号ブロック領域とし、
前記複数の信号ブロック領域の位置関係を保持した状態
で前記複数の信号ブロック領域を一度に走査する領域を
信号ブロック走査領域とするとき、前記Ｍ×Ｎ個のフレ
ームの境界が、水平及び垂直方向に夫々ｉ画素及びｊ画
素（ｉ，ｊは前記信号ブロック領域を形成するための整
数）だけ互いに重なり合うように設定し、前記入力映像
信号の記録時は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレームを、飛び越
し走査の関係にある第１のフィールド及び第２のフィー
ルドに設定すると共に、少なくとも２Ｍ×Ｎフィールド
期間でＭ×Ｎ個のフレーム領域の画像データを圧縮符号
化して前記記録再生装置の記録媒体に記録し、映像信号
の再生時は、２フィールド期間毎の再生により得られる
相異なる２つのフィールドを第１フィールド及び第２フ
ィールドとして前記記録媒体から読み出し、前記第１フ
ィールドの前記信号ブロック走査領域と前記第２フィー
ルドの前記信号ブロック走査領域とを所定数結合して１
個のフレームを再構成して画像データの復号及び伸長を
行い、２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により得られる計
Ｍ×Ｎ個のフレームを結合するに際し、前記フレームの
重なり領域では、画像の切れ目が視覚され難い信号ブロ
ック領域を選択することにより、１枚の高精細静止画の
出力画を得ることを特徴とするものである。

【００２４】本願の請求項４の発明は、請求項３の高精
細静止画の分割記録及び再生方式において、再生時にＭ
×Ｎ個のフレームを結合する際に、前記フレームの重な
り領域では画像の切れ目が視覚され難い信号ブロック領
域を選択することに代えて、前記ｉ画素又はｊ画素幅の
重なり合う領域内では少なくとも２つのフレームの画素
を加重平均し、その重みを水平方向及び垂直方向の位置
に応じて変化させることにより、出力画を得ることを特
徴とするものである。

【００２５】上記の方法によれば、画素の間引きを行わ
ずにＤＣＴ処理を行うことにより、圧縮処理による画質
劣化を最小限に抑えるという作用を有する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態にお
ける高精細静止画の分割記録及び再生方式について、図
面を用いて説明する。本発明の高精細静止画の分割記録
及び再生方式は、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、
ｂ（ａ，ｂは整数）である映像信号を、飛び越し走査記
録する記録再生装置を用いて、水平及び垂直方向の画素
数が夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ＜ｃ、ｂ＜ｄ）であ
る入力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最小の整数Ｍ、及びｄ
≦Ｎｂなる最小の整数Ｎを用いて水平方向にＭ分割、垂
直方向にＮ分割し、水平及び垂直方向の画素数が夫々
ａ、ｂ以下であるＭ×Ｎ個のフレームに分割して記録媒
体に記録し、再生時はＭ×Ｎ個のフレームを結合するこ
とで、水平及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄである映
像信号を得るものである。

【００２７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における高精細静止画の分割記録及び再生方式を示
す説明図である。図１（ａ）に示すようにｃ×ｄ画素の
画像として、１４４０×９６０画素の静止画データが入
力された場合や、図１（ｂ）に示すように、１２８０×
９６０画素の静止画データが入力映像信号として入力さ
れた場合を考える。先ず入力映像信号を、水平及び垂直
方向に夫々所定数だけ連続する画素で構成される信号ブ
ロックに分割し、圧縮符号化の対象となる所定数の隣接
信号ブロックの集合を信号ブロック領域、即ちマクロブ
ロックとする。ＶＴＲ内部では、入力信号をマクロブロ
ックに分割して圧縮処理を行うので、まず入力信号をマ
クロブロックの境界に沿って分割する。このため、図１
（ａ）に示すように、１４４０×９６０画素からなる高
精細静止画に対しては、１〜４の番号で示す７２０×４
８０画素からなる４個のフレームに分割し、第１フレー
ム、第２フレーム、第３フレーム、第４フレームとす
る。

【００２８】次に図２（ａ）の領域Ｓで示すように、信
号ブロック領域を一度に走査する領域を信号ブロック走
査領域とするとき、各フレームを互いにインターレース
（飛び越し走査）する関係にある信号ブロック走査領域
としての第１フィールド（白塗り部分）及び第２フィー
ルド（ハッチング部分）に分割し、第１フレームの第１
フィールド、第１フレームの第２フィールド、第２フレ
ームの第１フィールド、第２フレームの第２フィールド
・・・という順序で図８のＶＴＲ部４に入力する。この
様子を図２（ｂ）に示す。ここでは第１フレームの第１
フィールドを（１−１）という形で表記している。この
ようにすることで、画素データの間引きは起こらないた
め、前述のような帯域上限周波数の１／２近辺の周波数
特性の劣化は発生しない。また、複数フレームへの分割
をマクロブロックの境界に沿って行っているため、マク
ロブロックにブランキングデータなどの無効データが混
入することによる有効データの圧縮劣化も防ぐことがで
きる。

【００２９】ここで注意すべき点は、ＶＴＲ部へのフィ
ールド入力は、ＶＴＲ内部のフィールド情報に同期させ
ることが必要なことである。つまり、ＶＴＲ部自身が第
１フィールドの入力状態にあるときに、第１フィールド
が入力されるようにしないと、ＶＴＲ内部で構成される
フレームは図１（ａ）に示すようにはならない。例えば
第１フレームの第２フィールドと第２フレームの第１フ
ィールドが誤って扱われると、圧縮による画質劣化が発
生する。

【００３０】再生時は、上記の処理と逆の処理を行う。
つまり、ＶＴＲ部より出力される第１〜８フィールドの
信号に対して、第１フィールドと第２フィールドとで第
１フレームを構成し、第３フィールドと第４フィールド
とで第２フレームを構成する。このような順番で第１〜
４フレームを構成し、図１（ａ）に示す位置関係で結合
する。

【００３１】入力映像信号の画素数が図１（ｂ）に示す
ように、例えば水平・垂直方向に１２８０×９６０画素
である場合は、第１フレーム及び第３フレームの水平画
素数を７０４、第２フレーム及び第４フレームの水平画
素数を５７６となるように分割すれば、第１フレーム及
び第３フレームは水平２２マクロブロック、第２フレー
ム及び第４フレームは水平１８マクロブロックとなり、
再生時に無効データが混入されるのを防ぐことができ
る。これらのフレームの記録時については、前述の水平
１４４０画素の場合と同様であるが、図３に示すように
第１及び第３フレームに対しては、水平方向に１６画素
分の無効データを挿入し、第２及び第４フレームに対し
ては、１４４画素分の無効データを挿入し、ＶＴＲ部の
入力フォーマットに変換する。再生時は図３に示すよう
に、第１フレーム及び第３フレームの右端１６画素、第
２フレーム及び第４フレームの右端１４４画素に無効デ
ータが出力されるので、この無効データ範囲をカットし
てフレームを結合する必要がある。

【００３２】上記処理は更に画素数が多い入力信号に対
しても、分割フレーム数を増やすことで同様に行うこと
ができる。ＤＶ方式のデジタルＶＴＲでは、７２０×４
８０画素のフレーム当たりのデータ量が、符号化処理出
力においてほぼ一定となるように圧縮率が制御されるの
で、７２０×４８０画素のフレーム単位で圧縮率は変化
している。通常の動画記録においては、時間的に連続す
るフレームの映像は相関が高いので圧縮率が大きく変化
することはない。

【００３３】（実施の形態２）実施の形態１において、
図１のような分割を行って順次ＶＴＲ部に入力すると、
ＶＴＲ側から見れば時間的に連続して入力されるフレー
ムの映像は相関が非常に低いものとなるので、圧縮率が
フレーム間で大きく変ってしまう可能性がある。もし、
図１における第１フレームと第２フレームでの圧縮率が
大きく異なると、フレーム境界の前後で映像信号が不連
続になることが考えられ、フレーム境界は画面中央に位
置することになるため、これが非常に目立つことにな
る。本発明の実施の形態２はこれを防ぐためのものであ
る。本実施の形態の高精細静止画の分割記録及び再生方
式は、入力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数
だけ連続する画素で構成される信号ブロックに分割し、
圧縮符号化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集
合を信号ブロック領域とし、複数の信号ブロック領域の
位置を互いに異なるフレームに分散するよう並び換え、
並び換えられた複数の信号ブロック領域を一度に走査す
る領域として信号ブロック走査領域を設定することを特
徴とするものである。

【００３４】そして映像信号の再生時は、２フィールド
期間毎の再生により得られる相異なる２つのフィールド
を第１フィールド及び第２フィールドとして記録媒体か
ら読み出し、第１フィールドの信号ブロック走査領域と
第２フィールドの信号ブロック走査領域とを所定数結合
して１個のフレームを再構成して画像データの復号及び
伸長を行う。次に２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により
得られる計Ｍ×Ｎ個のフレームの信号ブロック領域を、
記録時の並び換えと逆の方法で並び戻しを行い、計Ｍ×
Ｎ個の元フレームを再構成し、再構成によって得られた
元フレームを結合することによって１枚の高精細静止画
の出力画を得るようにしている。

【００３５】図４は本発明の実施の形態２における高精
細静止画の分割記録及び再生方式を具体的に示す説明図
である。図４（ａ）のように１４４０×９６０画素の静
止画データが入力された場合、この入力信号を水平・垂
直方向に夫々３２×８画素又は１６×１６画素からなる
マクロブロックに分割することを考える。

【００３６】図４に示す第１フレーム〜第４フレームの
各マクロブロック領域から夫々（１）及び（２）の領域
の１〜２２番と２３番で示される計４５個のマクロブロ
ックの集合を取り出す。第１及び第２フレームの（１）
〜（１６）と第３及び第４フレームの（１）〜（１４）
の領域を集めて図４（ｂ）に示すように７２０×４８０
画素のフレームを構成し、これを第１フレームとする。
以下同様にして第１及び第２フレームの（１７）〜（３
０）と第３及び第４フレームの（１５）〜（３０）まで
の領域を第２フレーム、第１及び第２フレームの（３
１）〜（４６）と第３及び第４フレームの（３１）〜
（４４）の領域を第３フレーム、第１及び第２フレーム
の（４７）〜（６０）と第３及び第４フレームの（４
５）〜（６０）の領域を第４フレームとして構成し、図
２（ａ）に示すようにフィールドに分割してＶＴＲ部に
出力して記録する。前述のように圧縮はマクロブロック
単位で行われるので、このようにマクロブロック集合単
位での並べ替えを行って４つのフレームを構成した後、
各フレームを２つのフィールドに分割してＶＴＲに入力
しても、圧縮による画質劣化はほとんど発生しないと考
えられる。再生時は、図４（ｂ）から図４（ａ）への並
べ替え（並び戻し）を行うことにより、元の静止画が復
元できる。

【００３７】そして、上記のようにフレームを構成する
ことにより、入力される高精細静止画の様々な部分の画
素信号を集めてくることとなるので、ディテールのほと
んど無い平坦な映像の部分や、ディテールの多い部分が
各フレームに均等に含まれるようになる。このためフレ
ーム間の圧縮率の差を軽減することができ、フレームの
境界が見えにくくなるという効果が得られる。

【００３８】（実施の形態３）本実施の形態２では、入
力信号の各部からマクロブロックの集合を集めてフレー
ムを構成することは、処理が複雑になってしまうので、
もう少し簡潔な方法を次に考える。本発明の実施の形態
３における高精細静止画の分割記録及び再生方式は、入
力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数だけ連続
する画素で構成される信号ブロックに分割し、圧縮符号
化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集合を信号
ブロック領域とし、複数の信号ブロック領域の位置関係
を保持した状態で複数の信号ブロック領域を一度に走査
する領域を信号ブロック走査領域とするとき、Ｍ×Ｎ個
のフレームの境界が、水平及び垂直方向に夫々ｉ画素及
びｊ画素（ｉ，ｊは信号ブロック領域を形成するための
整数）だけ互いに重なり合うように設定することを特徴
とするものである。

【００３９】そして映像信号の再生時は、２フィールド
期間毎の再生により得られる相異なる２つのフィールド
を第１フィールド及び第２フィールドとして記録媒体か
ら読み出し、第１フィールドの信号ブロック走査領域と
第２フィールドの信号ブロック走査領域とを所定数結合
して１個のフレームを再構成して画像データの復号及び
伸長を行う。２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により得ら
れる計Ｍ×Ｎ個のフレームを結合するに際し、フレーム
の重なり領域では、画像の切れ目が視覚され難い信号ブ
ロック領域を選択することにより、１枚の高精細静止画
の出力画を得るようにしている。

【００４０】図５は本発明の実施の形態３における高精
細静止画の分割記録及び再生方式を具体的に示す説明図
である。本実施の形態では、水平及び垂直１４４０×９
６０画素の静止画を４フレームに分割する場合、図中の
斜線部で示すように、フレームを部分的にオーバーラッ
プさせて分割して記録する。１つの分割フレームは、図
５の太線で示すように、水平及び垂直７２０×４８０画
素である。この領域を水平・垂直方向に夫々ｉ画素、ｊ
画素（ｉ，ｊは整数）だけオーバーラップさせて４フレ
ームを設定し、各フレームを第１フィールド及び第２フ
ィールドに分けて出力し、ＶＴＲ部にて記録する。

【００４１】次に、上記のように記録された分割フレー
ム画を再生する場合について説明する。ここで、再生は
フレーム番号１から４の順に行うものとし、再生された
４フレームの分割画は、バッファメモリに一旦蓄えられ
ているものとする。以下、図６に示すタイミングチャー
トを用いて説明する。図６に示すＨＤ及びＶＤは、１４
４０×９６０画素の静止画をモニタに表示することを考
えた場合の仮想的な水平基準信号及び垂直基準信号であ
る。画面上半分の領域では図６（ａ）のように、ライン
の最初にはフレーム１が出力され、ｉ画素幅のオーバー
ラップ領域のどこかで出力をフレーム２に切り替える。
同様のことを次ライン以降も行う。やがてｊ画素幅のオ
ーバーラップ領域に入ると、図６（ｃ）に示すように、
この領域のどこかで今度は出力をフレーム１からフレー
ム３に、フレーム２からフレーム４に夫々切り替える。
画面下半分の領域では、図６（ｂ）のようにフレーム３
とフレーム４を切り替えて出力する。

【００４２】以上のような方式によって、分割フレーム
１又は分割フレーム３の右端におけるマクロブロックの
特異処理によってフレーム境界が見えてしまう場合で
も、右端のマクロブロックに入る前にフレーム２又はフ
レーム４に切り替えてしまうことにより、目立たなくす
ることが可能になる。ただし、フレームを水平及び垂直
方向にｉ画素及びｊ画素オーバーラップさせるため、再
生した静止画の画素数が（１４４０−ｉ）×（９６０−
ｊ）画素となってしまうが、ｉ及びｊを１６程度とすれ
ばほとんど問題はないと思われる。

【００４３】（実施の形態４）実施の形態３では、タイ
ミングで完全に別の信号に切り替えると、場合によって
は切り替えの境界が見えてしまう可能性がある。そこ
で、次の構成が考えられる。図７は本発明の実施の形態
４における高精細静止画の分割記録及び再生方式を示す
説明図であり、分割フレームをオーバーラップさせて記
録した信号の再生方法を示すタイミングチャートであ
る。高精細静止画の記録について、即ち図５に示すよう
な全画面を４フレームに分割して記録するという点で
は、実施の形態３の場合と全く同様である。再生の際は
分割フレームの切り替えに、ミックス処理を行うことで
フレームの切り替え境界を目立たなくする。

【００４４】ここでミックス処理について説明する。ミ
ックス処理とは、異なる画素データの加重平均を求め、
重みを徐々に変化させることで切り替えをスムーズに行
うものである。例えばフレーム１の画素データをＸ₁ と
し、フレーム２の画素データをＸ₂ とし、ミックス処理
結果をＸとすると、本実施の形態のミックス処理は次の
（１）式に示すように、補間演算と同様の演算となる。 Ｘ＝（１−ｋ）Ｘ₁ ＋ｋＸ₂ ・・・（１） 但し、係数ｋは０≦ｋ≦１とし、ｋを（２）式に従って
０〜１まで変化させると、ミックス処理が得られる。 ｋ＝ｐ／ｉ ・・・（２） ここで、ｐは図５に示すようにオーバーラップ領域の左
端から何画素目かを表す整数であり、０≦ｐ≦ｉとす
る。このようにすれば、オーバーラップ領域の左端では
ｋ＝０となってフレーム１が出力され、同領域の右端で
はｋ＝１となってフレーム２が出力される。上記のよう
なミックス処理を垂直方向にも同様に行えば、元来高精
細静止画に明確なフレーム境界がないため、分割記録に
よる境界は更に目立たなくなる。

【００４５】以上のような分割方式とすれば、ＤＶ方式
のＶＴＲを用いて高精細静止画を記録及び再生を行うと
き、圧縮による画質劣化を最小限に抑えることができ
る。なお、以上の実施の形態の説明では、高精細静止画
は水平・垂直方向の画素数が図１（ａ）に示すように１
４４０×９６０画素、又は図１（ｂ）に示すように１２
８０×９６０画素として説明したが、この限りではな
い。また、以上の説明ではＮＴＳＣでの記録再生を例に
とって、分割フレームの画素数を水平・垂直方向に７２
０×４８０画素、マクロブロックの画素数を３２×８画
素又は１６×１６画素として説明したが、ＰＡＬの場合
は分割フレーム及びマクロブロックの画素数を水平・垂
直方向に７２０×５７６画素及び１６×１６画素として
同様に考えることができる。

【００４６】また、記録再生する分割フレームの順序も
上記説明の通りである必要はなく、実施の形態２におけ
る、マクロブロックの並べ替えも４５ブロック単位であ
るとして説明したが、この限りでなく１ブロック単位で
も良い。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、高精細静止画の
ように画素数の多い入力信号に対し、ＤＶ方式のＶＴＲ
で記録可能な画素サイズのフレームに分割し、各フレー
ムをインターレースの関係にある第１及び第２フィール
ドに分割してＶＴＲに入力することにより、ほとんど画
質劣化なしに高精細静止画をＤＶ方式のデジタルＶＴＲ
で圧縮記録し、これを再生することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における高精細静止画の
分割記録及び再生方式を示す模式図である。

【図２】実施の形態１による高精細静止画の分割記録及
び再生方式において、分割された第１フレーム〜第４フ
レームと、第１フィールド及び第２フィールドの領域と
を示す模式図である。

【図３】実施の形態１による高精細静止画の分割記録及
び再生方式において、分割された第１フレーム〜第４フ
レームと、無効領域とを示す模式図である。

【図４】本発明の実施の形態２における高精細静止画の
分割記録及び再生方式を示す模式図である。

【図５】本発明の実施の形態３における高精細静止画の
分割記録及び再生方式を示す模式図である。

【図６】実施の形態３による高精細静止画の分割記録及
び再生方式において、各フレームとオーバラップ領域の
関係を示す模式図である。

【図７】本発明の実施の形態４による高精細静止画の分
割記録及び再生方式において、各フレームとオーバラッ
プ領域の関係を示す模式図である。

【図８】高精細静止画を撮影するビデオカメラの構成図
である。

【図９】高精細画像を出力できる撮像素子の模式図であ
る。

【図１０】従来の高精細静止画の分割記録及び再生方式
（その１）を示す模式図である。

【図１１】従来の高精細静止画の分割記録及び再生方式
（その２）を示す模式図である。

【図１２】ＤＶ方式のデジタルＶＴＲの構成例を示すブ
ロック図である。

【図１３】ＤＶ方式のデジタルＶＴＲでのＤＣＴ処理を
説明するための模式図である。

【図１４】ＤＶ方式デジタルＶＴＲでのマクロブロック
を示す模式図である。

【図１５】ＤＶ方式のデジタルＶＴＲでの動き検出処理
の一例を示す模式図である。

【図１６】画像の間引き処理による周波数の変化を説明
するための波形図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ ２ カメラ信号処理部 ３ メモリ ４ ＶＴＲ部 ５，１２ フレームメモリ ６ ＤＣＴ処理器 ７ 量子化器 ８ 符号化器 ９ 復号化器 １０ 逆量子化器 １１ 逆ＤＣＴ処理器

フロントページの続き (72)発明者 水野 慎二郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C053 FA08 FA17 FA21 FA22 GA14 GB07 GB18 GB21 GB22 GB28 GB33 JA27 JA28 KA03 LA01 LA03 LA06 LA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   （ａ，ｂは整数）である映像信号を飛び越し走査記録す
   る記録再生装置を用いて、水平及び垂直方向の画素数が
   夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入
   力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎ
   ｂなる最小の整数Ｎを用いて水平方向にＭ分割、垂直方
   向にＮ分割し、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   以下であるＭ×Ｎ個のフレームに分割して記録媒体に記
   録し、再生時は前記Ｍ×Ｎ個のフレームを結合すること
   で、水平及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄである映像
   信号を得る高精細静止画の分割記録及び再生方式であっ
   て、 前記入力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数だ
   け連続する画素で構成される信号ブロックに分割し、圧
   縮符号化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集合
   を信号ブロック領域とし、前記複数の信号ブロック領域
   の位置関係を保持した状態で前記複数の信号ブロック領
   域を一度に走査する領域を信号ブロック走査領域とする
   とき、前記Ｍ×Ｎ個のフレームの境界を前記信号ブロッ
   ク走査領域の境界と一致するように設定し、 前記入力映像信号の記録時は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレー
   ムを、飛び越し走査の関係にある第１のフィールド及び
   第２のフィールドに設定すると共に、少なくとも２Ｍ×
   Ｎフィールド期間でＭ×Ｎ個のフレーム領域の画像デー
   タを圧縮符号化して前記記録再生装置の記録媒体に記録
   し、 映像信号の再生時は、２フィールド期間毎の再生により
   得られる相異なる２つのフィールドを第１フィールド及
   び第２フィールドとして前記記録媒体から読み出し、 前記第１フィールドの前記信号ブロック走査領域と前記
   第２フィールドの前記信号ブロック走査領域とを所定数
   結合して１個のフレームを再構成して画像データの復号
   及び伸長を行い、２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により
   得られる計Ｍ×Ｎ個のフレームを結合して１枚の高精細
   静止画の出力画を得ることを特徴とする高精細静止画の
   分割記録及び再生方式。
2. 【請求項２】 水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   （ａ，ｂは整数）である映像信号を飛び越し走査記録す
   る記録再生装置を用いて、水平及び垂直方向の画素数が
   夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入
   力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎ
   ｂなる最小の整数Ｎを用いて水平方向にＭ分割、垂直方
   向にＮ分割し、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   以下であるＭ×Ｎ個のフレームに分割して記録媒体に記
   録し、再生時は前記Ｍ×Ｎ個のフレームを結合すること
   で、水平及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄである映像
   信号を得る高精細静止画の分割記録及び再生方式であっ
   て、 前記入力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数だ
   け連続する画素で構成される信号ブロックに分割し、圧
   縮符号化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集合
   を信号ブロック領域とし、前記複数の信号ブロック領域
   の位置を互いに異なるフレームに分散するよう並び換
   え、並び換えられた前記複数の信号ブロック領域を一度
   に走査する領域を信号ブロック走査領域として設定し、 前記入力映像信号の記録時は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレー
   ムを、飛び越し走査の関係にある第１のフィールド及び
   第２のフィールドに設定すると共に、少なくとも２Ｍ×
   Ｎフィールド期間でＭ×Ｎ個のフレーム領域の画像デー
   タを圧縮符号化して前記記録再生装置の記録媒体に記録
   し、 映像信号の再生時は、２フィールド期間毎の再生により
   得られる相異なる２つのフィールドを第１フィールド及
   び第２フィールドとして前記記録媒体から読み出し、 前記第１フィールドの前記信号ブロック走査領域と前記
   第２フィールドの前記信号ブロック走査領域とを所定数
   結合して１個のフレームを再構成して画像データの復号
   及び伸長を行い、２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により
   得られる計Ｍ×Ｎ個のフレームの信号ブロック領域を、
   記録時の並び換えと逆の方法で並び戻しを行い、計Ｍ×
   Ｎ個の元フレームを再構成し、前記再構成によって得ら
   れた元フレームを結合することによって１枚の高精細静
   止画の出力画を得ることを特徴とする高精細静止画の分
   割記録及び再生方式。
3. 【請求項３】 水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   （ａ，ｂは整数）である映像信号を飛び越し走査記録す
   る記録再生装置を用いて、水平及び垂直方向の画素数が
   夫々ｃ、ｄ（ｃ，ｄは整数、ａ＜ｃ、ｂ＜ｄ）である入
   力映像信号を、ｃ≦Ｍａなる最小の整数Ｍ、及びｄ≦Ｎ
   ｂなる最小の整数Ｎを用いて水平方向にＭ分割、垂直方
   向にＮ分割し、水平及び垂直方向の画素数が夫々ａ、ｂ
   以下であるＭ×Ｎ個のフレームに分割して記録媒体に記
   録し、再生時は前記Ｍ×Ｎ個のフレームを結合すること
   で、水平及び垂直方向の画素数が夫々ｃ、ｄである映像
   信号を得る高精細静止画の分割記録及び再生方式であっ
   て、 前記入力映像信号を、水平及び垂直方向に夫々所定数だ
   け連続する画素で構成される信号ブロックに分割し、圧
   縮符号化の対象となる所定数の隣接信号ブロックの集合
   を信号ブロック領域とし、前記複数の信号ブロック領域
   の位置関係を保持した状態で前記複数の信号ブロック領
   域を一度に走査する領域を信号ブロック走査領域とする
   とき、前記Ｍ×Ｎ個のフレームの境界が、水平及び垂直
   方向に夫々ｉ画素及びｊ画素（ｉ，ｊは前記信号ブロッ
   ク領域を形成するための整数）だけ互いに重なり合うよ
   うに設定し、 前記入力映像信号の記録時は、前記Ｍ×Ｎ個の各フレー
   ムを、飛び越し走査の関係にある第１のフィールド及び
   第２のフィールドに設定すると共に、少なくとも２Ｍ×
   Ｎフィールド期間でＭ×Ｎ個のフレーム領域の画像デー
   タを圧縮符号化して前記記録再生装置の記録媒体に記録
   し、 映像信号の再生時は、２フィールド期間毎の再生により
   得られる相異なる２つのフィールドを第１フィールド及
   び第２フィールドとして前記記録媒体から読み出し、 前記第１フィールドの前記信号ブロック走査領域と前記
   第２フィールドの前記信号ブロック走査領域とを所定数
   結合して１個のフレームを再構成して画像データの復号
   及び伸長を行い、２Ｍ×Ｎフィールド期間の再生により
   得られる計Ｍ×Ｎ個のフレームを結合するに際し、前記
   フレームの重なり領域では、画像の切れ目が視覚され難
   い信号ブロック領域を選択することにより、１枚の高精
   細静止画の出力画を得ることを特徴とする高精細静止画
   の分割記録及び再生方式。
4. 【請求項４】 再生時にＭ×Ｎ個のフレームを結合する
   際に、前記フレームの重なり領域では画像の切れ目が視
   覚され難い信号ブロック領域を選択することに代えて、
   前記ｉ画素又はｊ画素幅の重なり合う領域内では少なく
   とも２つのフレームの画素を加重平均し、その重みを水
   平方向及び垂直方向の位置に応じて変化させることによ
   り、出力画を得ることを特徴とする請求項３記載の高精
   細静止画の分割記録及び再生方式。