JP2003158720A - 画像記録装置および画像再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディジタル画像の記録再生における符号・復
号時の画質の向上を図る。 【構成】 ディジタル画像の記録において、入力される
ディジタル画像をそのまま入力とし符号化する標準モー
ドと、入力されるディジタル画像の画素を間引いたもの
を入力とし符号化する長時間モードを備え、復号の際、
標準モードで記録された画像データは、復号された画像
データをそのまま出力し、長時間モードで記録された画
像データは、復号後、間引いた画素を補間（内挿）す
る。本願では、標準モードと長時間モードとの異なる２
つの記録方式を用いることによって、ユーザの利便性を
図るとともに、圧縮率を高め、且つ、画質の劣化の少な
い記録再生を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像の圧縮符号
化及び復号に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像の圧縮符号化としては、周知のＭ
ＰＥＧ（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２（ＭＰＥＧ１），Ｉ
ＳＯ／ＩＥＣ１３８１８（ＭＰＥＧ２））に代表される
如く、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍ）及び量子化を用いて圧縮符号化が行わ
れている。

【０００３】ところで、人間の視覚特性は、高周波側に
対して鈍感である。

【０００４】このため、例えば、ＭＰＥＧ１では、入力
画像データの高周波成分を半分にして、 大幅に画質を
ぼやかした後に、画素を間引くことにより、データ量を
効率的に削減している。

【０００５】そして復号側では復号して得られた画像デ
ータを内挿補間し、画像を復元している。この方法で
は、水平方向の周波数成分が半分に減衰するため、画質
は劣化するが、圧縮効率の割りには画質劣化の程度は小
さい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、圧縮効率
と画質レベルとは、相反する。

【０００７】本発明は、ディジタル画像を記録し、再生
する画像記録再生装置において、このような問題に鑑み
て為されたものであって、間引き処理により画像の圧縮
効率を向上させるとともに、これを、選択設定可能とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力ディジタ
ル画像データに対して間引を行い伝送画素数を削減する
間引手段と、前記入力ディジタル画像データと前記間引
手段の出力である画素数の少ない画像データのいずれか
を選択する選択手段と、この選択手段の出力を符号化す
る符号化手段と、前記選択手段の選択モードに関する情
報を符号化するモード情報符号化手段とを備えることを
特徴とする。

【０００９】本発明は、標準モードまたは長時間モード
に応じて入力ディジタル画像データを記録媒体に記録す
る画像記録装置において、入力ディジタル画像データに
対して間引を行い伝送画素数を削減する間引手段と、前
記入力ディジタル画像データと前記間引手段の出力であ
る画素数の少ない画像データのいずれかを選択する選択
手段と、この選択手段の出力を符号化する符号化手段
と、前記選択モードに関する情報を符号化するモード情
報符号化手段と、前記符号化手段の出力である符号列と
前記モード情報符号化手段の出力であるモード情報とを
記録媒体に記録する記録手段とを備え、標準モードの際
には、入力ディジタル画像データを前記間引手段を介す
ことなく前記符号化手段に入力されるように前記選択手
段を制御し、長時間モードの際には、入力ディジタル画
像データを前記間引手段によって間引かれた画素数の少
ない画像データを前記符号化手段に入力されるように前
記選択手段を制御し、当該符号化手段の出力である符号
列と前記モード情報符号化手段の出力であるモード情報
とを記録手段によって記録媒体に記録することを特徴と
する。

【００１０】本発明は、前記モード情報符号化手段の出
力を前記符号化手段の出力である符号列の所定の位置に
挿入するモード情報付加手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１１】本発明は、前記符号化手段は、動き補償を
伴い、複数の画像データを一組として管理する符号化を
行うものであって、前記モード情報付加手段は、前記管
理画像データ周期毎に少なくとも一度は前記選択モード
に関する情報を挿入することを特徴とする。

【００１２】本発明は、前記間引手段とはサブサンプリ
ングによる間引処理であることを特徴とする。

【００１３】本発明は、前記間引手段とは時間方向での
コマ落としによる間引処理であることを特徴とする。

【００１４】本発明は、少なくとも２つの異なるモード
に対応した符号列と当該符号列のモードに関する情報を
入力とし、動画像を再生する画像再生装置において、前
記符号列から画像データを復元する復号手段と、この復
元された画像データを入力として補間処理を行う補間手
段と、前記モードに関する情報に従って前記復号手段の
出力または前記補間手段の出力のいずれかを選択して出
力する選択手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】本発明は、符号化されたディジタル画像デ
ータの符号列と、ディジタル画像データが標準モードで
記録されたものであるか長時間モードで記録されたもの
であるかを示すモード情報とが記録された記録媒体を再
生する画像再生装置において、前記モード情報を抽出す
るモード情報抽出手段と、前記符号列から画像データを
復元する復号手段と、この復元された画像データを入力
として補間処理を行う補間手段と、前記モード情報抽出
手段により抽出されたモード情報に応じて、前記復号手
段の出力または前記補間手段の出力のいずれかを選択し
て出力する選択手段とを備えることを特徴とする。

【００１６】［作用］本発明では、標準モードと長時間
モードの２つの記録モードを備え、このモードに応じ
て、符号化時の間引き処理の有無、及び、復号時の補間
処理の有無を制御する。

【００１７】

【実施の形態】図１を参照しつつ、本発明の第１実施例
を説明する。

【００１８】図１は、動画像符号化装置の構成図であ
る。

【００１９】１１は、間引手段である。この間引手段１
１は、間引処理によって伝送画素を削減する。なお、必
要に応じて間引による折り返しなどの妨害を除去するこ
とを目的とした帯域制限フィルタを備えている。

【００２０】１２は、選択手段である。選択手段１２
は、入力画像データ又は、入力画像データを間引いた伝
送画素データを選択的に出力する。この選択手段１２
は、圧縮モードに応じて切り換え制御される。圧縮モー
ドが、通常モードである時には入力画像データを出力す
る。圧縮モードが、高圧縮モードである時には間引手段
１１により伝送画素数が削減された画像データを出力す
る。

【００２１】１３は、圧縮符号化手段である。圧縮符号
化手段１３は、選択手段１２によって選択された画像デ
ータを入力として、符号化を行い符号化列を出力する。
この圧縮符号化手段１３は、ディタル動画像を予め定め
られたデータ量に圧縮して符号化列を生成する。例え
ば、ＭＰＥＧ，ＭＰＥＧ２，Ｍｏｔｉｏｎ ＪＰＥＧ，
Ｈ２６１などの直交変換と 量子化による圧縮符号化方
式や、直交変換を用いず、直接画素値を画素値のダイナ
ミックレンジに対応して量子化ステップを変化させて符
号量を削減するといった量子化による圧縮符号化手段な
どの、符号化後の符号量を削減して一定の伝送レートの
符号列を作成する符号化でも良い。

【００２２】つまり、圧縮符号化手段１３は、入力した
画像データに対し、入力したデータ量より少ない所定の
データ量でかつ復号可能な符号列を出力する。

【００２３】尚、圧縮符号化手段１３は、入力ディジタ
ル画像データの符号化を行い第１の符号列を生成する第
１の圧縮符号化手段（１３）を形成している。

【００２４】また、間引手段１１と選択手段１３は、入
力ディジタル画像データに対して間引処理を施して伝送
画素数を削減し、符号化を行い、第２の符号列を生成す
る第２の符号生成手段（１１，１３）を形成している。

【００２５】選択手段１２は、この第１の符号列または
第２の符号列の生成を選択している。

【００２６】まず、間引手段１１の間引処理について、
説明する。

【００２７】間引手段１１は、前述の如く、間引処理に
よって伝送画素を削減する手段であって、間引により発
生する折り返し歪を除去する帯域制限フィルタを備えて
いる。

【００２８】間引処理は、例えば、図７に示すようなフ
ィールド内サブサンプリングによる間引方法がある。

【００２９】フィールドＦ１、Ｆ２、Ｆ３は時間的に連
続する３つのフィールドを、ブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３
はフィールドＦ１、Ｆ２、Ｆ３の空間的に同一位置の領
域から（３×３）の領域を切り出したもので、「×」は
間引による非伝送画素を示している。

【００３０】各フィールド毎に５の目格子状の同一パタ
ーンで伝送画素を１／２に削減することが可能であり、
再生時に補間することで比較的高い解像度を持つ再生画
像が得られる。

【００３１】図８は、別の間引パターンの例である。

【００３２】インタレース方式の画像（現行のＴＶ放
送、ＮＴＳＣ、ＰＡＬなど）では２つのフィールド（奇
フィールドと偶フィールド）の垂直位置が異なるため、
２フィールドによって構成されたフレーム面において５
の目格子状のサブサンプリングによる間引を行う例であ
る。

【００３３】フィールドＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、時
間的に連続する４つのフィールドを示す。

【００３４】また、ブロックＣ１は、連続する２つのフ
ィールドＧ１、Ｇ２から、ブロックＣ２は連続する２つ
のフィールドＧ３、Ｇ４から構成される各フレームから
空間的に同一位置の（３×３）の領域を切り出したもの
で、偶フィールドにおける伝送画素を□として示してい
る。また、奇フィールドにおける伝送画素を○として示
している。また、非伝送画素を×として示している。

【００３５】このように各フレーム毎に５の目格子状の
同一パターンで伝送画素を１／２に削減する。

【００３６】また、例えばＭＰＥＧ２のようなインタレ
ース信号をフレーム単位で符号化する手法を備える方式
では、間引を行った同一の画面単位で符号化が行うこと
が可能となり、間引による画質劣化が少ない。

【００３７】図９は、フレーム単位でのサブサンプルに
よる間引の例である。

【００３８】フレーム単位で伝送画素の位相を交互に設
定することで、４フィールドで全ての位置の画素を伝送
することを可能としている。

【００３９】４フィールドによる内挿補間により再生を
行えば静止領域での解像度が優れるが動画領域ではボケ
が生じる。

【００４０】以上、サブサンプリングによる間引手法に
ついて説明した。尚、本願は、いづれの間引手段にも限
定するものではなく、水平または垂直方向でのサンプリ
ング周波数の変更による伝送画素の削減、コマ落とし等
の時間方向での伝送画素の削減など、伝送画素数の削減
を目的としたあらゆる間引手段を用いることが可能であ
る。

【００４１】また、上記説明では、間引き処理により、
伝送画素が１／２に削減されると記したが、画素の削減
比率を限定するものではない。つまり、間引によって伝
送画素数を減少させるものであればいかなる比率であっ
てもよい。

【００４２】図１の動作を説明する。

【００４３】入力画像データは、間引手段１１に入力さ
れ間引処理で伝送画素を例えば１／２に削減される。

【００４４】選択手段１２は、外部より指定された圧縮
モードに従って、入力画像データまたは前記間引手段１
１の出力である伝送画素数の少ない画像データのいずれ
かを選択出力する。つまり、選択手段１２は、圧縮モー
ドが通常モード時には入力画像データを選択出力する。
選択手段１２は、圧縮モードが高圧縮モード時には前記
間引手段１１による伝送画素数が削減された画像データ
を選択して出力する。

【００４５】圧縮符号化手段１３は、選択手段１２によ
って選択された画像データを入力とし、圧縮モードに従
って所定のデータ量になるよう制御を行い符号列を出力
する。この時、高圧縮モードでは通常モードの１／２あ
るいは１／３と言った少ないデータ量になるように制御
する。

【００４６】再生画質が良好な間引手段を用いれば、劣
化の少ない高圧縮モードが可能となる。

【００４７】図２を参照しつつ、本発明の第２実施例を
説明する。

【００４８】図２は、動画像符号化装置である。

【００４９】図２において、図１と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。

【００５０】この第２実施例は、図１の第１実施例に対
して、モード情報符号化手段１４と付加手段１５を加え
たものである。

【００５１】モード情報符号化手段１４は、前記圧縮モ
ードに対応した特定の符号列を発生させる。

【００５２】付加手段１５は、前記モード情報符号化手
段１４からの符号列を、圧縮符号化手段１３の出力の特
定位置に挿入する。

【００５３】付加手段１５は、例えば、圧縮符号化手段
１３をＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２による符号化である
とすれば、各種ヘッダ情報の中に存在するユーザデータ
領域内に圧縮モードを示す付加符号を挿入している。ま
た、ＭＰＥＧ２などの複数の画像を一つのグループ（Ｇ
ＯＰ）として符号化をおこなう圧縮符号化方式において
は、ＧＯＰ単位での再生が補償できる点から、圧縮モー
ドの切換の最小単位はＧＯＰ単位とし、少なくとも１Ｇ
ＯＰに一度は前記圧縮モードを示す付加符号を挿入す
る。

【００５４】尚、モード情報符号化手段１４と付加手段
１５とは、選択手段（１２）の選択モードを符号化し
て、前記符号列の所定の位置に挿入するモード情報付加
手段（１４，１５）を形成している。

【００５５】このように、第２実施例では、圧縮モード
を示す符号列を画像データの符号列内に付加している。

【００５６】尚、通常モードにおける圧縮モードを示す
符号は挿入しても挿入しなくとも問題とならないため、
高圧縮モード時のみ高圧縮モードである旨を示す符号を
付加することも例外ではない。

【００５７】また、ＭＰＥＧ２を例として圧縮モードの
切換え単位を上述したが、再生可能な単 位であればい
かなる時に圧縮モードを切り換えてもかまわない。

【００５８】更に、ＭＰＥＧ２を例として圧縮モードを
示す符号列を挿入する位置及び周期に関 して上述した
が、分離可能でかつ再生に支障のない位置及び周期であ
ればいかなる位置及び周期であっても良い。

【００５９】図３を参照しつつ、本発明の第３実施例を
説明する。

【００６０】図３は、動画像復号装置の構成図である。

【００６１】この第３実施例は、第１実施例で符号化さ
れたデータを元の動画に戻す装置である。

【００６２】２１は、復号手段である。復号手段２１は
入力された符号列から、伝送画素データを生成する。

【００６３】２２は、補間手段である。補間手段２２
は、圧縮モードが高圧縮モードであれば非伝送画素デー
タを補間処理によって算出し、所定の位置に配置する。
これによって、通常モードにおける復号手段２１の出力
と同一画面サイズをもつ画像データとなる。

【００６４】２３は、出力選択手段である。出力選択手
段２３は、同時に与えられる圧縮モードにしたがって、
通常モードでは復号手段２１の出力を選択して再生画像
データとして出力する。又、高圧縮モードでは補間手段
２２の出力を選択して再生画像データとして出力する。

【００６５】尚、この第３実施例では、出力選択手段２
３を補間手段２２の後段に設けた。しかし、例えば、通
常モードでは入力信号をそのまま通過させ、高圧縮モー
ド時には補間を行う補間手段を利用すれば、この出力選
択手段２３と補間手段２２とを一体とできる。

【００６６】この第３実施例の復号手段２１は、入力さ
れた符号列から画像データを復元し第１の再生画像とす
る第１の再生手段（２１）を形成している。

【００６７】復号手段２１と補間手段２２とは、入力さ
れた符号列から画像データを復元し、この復元画像デー
タに補間処理を施し第２の再生画像とする第２の生成手
段（２１，２２）を形成している。

【００６８】そして、出力選択手段２３は、モードに従
って前記第１の再生画像または前記第２の再生画像のい
ずれかを選択して出力する選択手段（２３）を形成して
いる。

【００６９】図４を参照しつつ、本発明の第４実施例を
説明する。

【００７０】図４は、動画像復号装置の構成図である。

【００７１】この第４実施例は、第２実施例で符号化さ
れたデータを元の動画に戻す装置である。

【００７２】この第４実施例では、圧縮モードを示す符
号列を画像データの符号列内に付加した符号列を復号す
る。

【００７３】つまり、この第４実施例では、第３実施例
の動画像符号化装置に符号分離手段２４を更に備える。

【００７４】符号分離手段２４は、入力された符号列の
中から圧縮モードを示す符号列を分離し、圧縮モード信
号を必要とする全てのブロックに分配する。

【００７５】図５を参照しつつ、本発明の第５実施例を
説明する。

【００７６】図５は、動画像記録装置の構成図である。

【００７７】この第５実施例は、第１実施例の動画像符
号装置を用いて動画像記録装置を構成している。

【００７８】ここでは、圧縮モードが動画像を録画する
記録時間に関係するため記録モードと呼ぶ。

【００７９】即ち、前記通常モードが標準モードに対応
する。そして、前記高圧縮モードが長時間記録モードに
対応する。

【００８０】動画像符号化装置３０から出力された符号
列は、多重手段３１において記録モード信号を多重され
ると同時に、記録媒体３３にて適した信号フォーマット
に変換される。

【００８１】そして、録媒体書き込み手段３２を介して
記録媒体３３に書き込まれる。

【００８２】多重手段３１における録画モード信号との
多重は画像データの符号列の特定の位置に挿入されるも
のではなく、記録媒体３３に記録する信号形式に従って
指示された場所に多重されるものである。

【００８３】尚、記録媒体において各データに対する記
録モードを記録して管理するためのデータ領域が存在す
るような記録媒体であれば、同一の記録媒体の前記デー
タ領域にモード情報を記録するようにしてもよい。

【００８４】図６を参照しつつ、本発明の第６実施例を
説明する。

【００８５】図５は、動画像記録装置の構成図である。

【００８６】この第６実施例は、第２実施例の動画像符
号装置を用いて動画像記録装置を構成している。

【００８７】録画モード信号は、すでに符号化され動画
像復号装置３４の出力である符号列の中に挿入されてい
る。

【００８８】従って、記録媒体書き込み手段３５が符号
列を記録媒体に適した信号フォーマットに変換した後、
記録媒体３３に書き込む。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、符号化時に、モードに
応じて間引き処理を選択的に行うことが可能となるの
で、圧縮率を高め、且つ、画質の劣化の少ない符号化の
利便性が高まる。また、この様にして符号化された符号
列を的確に復号することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の動画像符号化装置の構成
図である。

【図２】第２実施例の動画像符号化装置の構成図であ
る。

【図３】第３実施例の動画像復号装置の構成図である。

【図４】第４実施例の動画像復号装置の構成図である。

【図５】第５実施例を示す図である。

【図６】第６実施例を示す図である。

【図７】間引手段を説明するための図である。

【図８】間引手段を説明するための図である。

【図９】間引手段を説明するための図である。

【符号の説明】

１１ 間引手段 １２ 選択手段 １３ 圧縮符号化手段（符号化手段） １４ モード情報符号化手段（モード情報付加手段） １５ 付加手段（モード情報付加手段） ２１ 復号手段 ２２ 補間手段 ２３ 出力選択手段（選択手段） ２４ 符号分離手段（モード情報分離手段） ３０ 動画像符号化装置 ３１ 多重手段 ３２ 記録媒体書き込み手段 ３３ 記録媒体 ３４ 動画像符号化装置 ３５ 記録媒体書き込み手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田岡 峰樹 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式 会社内 Ｆターム(参考） 5C053 FA02 FA03 GA11 GB17 GB19 GB21 HA40 JA22 5C059 LB05 LB07 LB15 LB18 MA00 MA23 MC11 PP04 RC24 SS11 TA06 TA07 TA08 TB01 TC18 TC39 UA02 UA05 5D044 AB07 DE12 GK08

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ディジタル画像データに対して間引
   を行い伝送画素数を削減する間引手段と、 前記入力ディジタル画像データと前記間引手段の出力で
   ある画素数の少ない画像データのいずれかを選択する選
   択手段と、 この選択手段の出力を符号化する符号化手段と、 前記選択手段の選択モードに関する情報を符号化するモ
   ード情報符号化手段とを備えることを特徴とする画像記
   録装置。
2. 【請求項２】 標準モードまたは長時間モードに応じて
   入力ディジタル画像データを記録媒体に記録する画像記
   録装置において、 入力ディジタル画像データに対して間引を行い伝送画素
   数を削減する間引手段と、 前記入力ディジタル画像データと前記間引手段の出力で
   ある画素数の少ない画像データのいずれかを選択する選
   択手段と、 この選択手段の出力を符号化する符号化手段と、 前記選択モードに関する情報を符号化するモード情報符
   号化手段と、 前記符号化手段の出力である符号列と前記モード情報符
   号化手段の出力であるモード情報とを記録媒体に記録す
   る記録手段とを備え、 標準モードの際には、入力ディジタル画像データを前記
   間引手段を介すことなく前記符号化手段に入力されるよ
   うに前記選択手段を制御し、長時間モードの際には、入
   力ディジタル画像データを前記間引手段によって間引か
   れた画素数の少ない画像データを前記符号化手段に入力
   されるように前記選択手段を制御し、当該符号化手段の
   出力である符号列と前記モード情報符号化手段の出力で
   あるモード情報とを記録手段によって記録媒体に記録す
   ることを特徴とする画像記録装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記モード情報符号
   化手段の出力を前記符号化手段の出力である符号列の所
   定の位置に挿入するモード情報付加手段とを備えること
   を特徴とする画像記録装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記符号化手段は、
   動き補償を伴い、複数の画像データを一組として管理す
   る符号化を行うものであって、前記モード情報付加手段
   は、前記管理画像データ周期毎に少なくとも一度は前記
   選択モードに関する情報を挿入することを特徴とする画
   像記録装置。
5. 【請求項５】 請求項２から４の何れかにおいて、前記
   間引手段とはサブサンプリングによる間引処理であるこ
   とを特徴とする画像記録装置。
6. 【請求項６】 請求項２から４の何れかにおいて、前記
   間引手段とは時間方向でのコマ落としによる間引処理で
   あることを特徴とする画像記録装置。
7. 【請求項７】 少なくとも２つの異なるモードに対応し
   た符号列と当該符号列のモードに関する情報を入力と
   し、動画像を再生する画像再生装置において、 前記符号列から画像データを復元する復号手段と、 この復元された画像データを入力として補間処理を行う
   補間手段と、 前記モードに関する情報に従って前記復号手段の出力ま
   たは前記補間手段の出力のいずれかを選択して出力する
   選択手段とを備えることを特徴とする画像再生装置。
8. 【請求項８】 符号化されたディジタル画像データの符
   号列と、ディジタル画像データが標準モードで記録され
   たものであるか長時間モードで記録されたものであるか
   を示すモード情報とが記録された記録媒体を再生する画
   像再生装置において、 前記モード情報を抽出するモード情報抽出手段と、 前記符号列から画像データを復元する復号手段と、 この復元された画像データを入力として補間処理を行う
   補間手段と、 前記モード情報抽出手段により抽出されたモード情報に
   応じて、前記復号手段の出力または前記補間手段の出力
   のいずれかを選択して出力する選択手段とを備えること
   を特徴とする画像再生装置。