JP2007081813A - 記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 つなぎ記録時に、フィールド交番エラーやフィールド抜けのない、連続的な圧縮符号化ストリームを生成する。
【解決手段】 24フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、2−3プルダウンした30フレーム/秒の動画像として表示するための動画像ストリームを生成する生成手段と、前記動画像ストリームにおけるフレーム内符号化フレームまたは前方予測フレーム間符号化フレームのうち、2−3プルダウンによる冗長フィールドを含み、且つボトムフィールドから表示を開始するフレームを検出し、編集開始ポイントとして設定する検出手段と、所定量の動画像ストリーム毎に、前記所定量の動画像ストリーム中の前記編集ポイントの有無を示すシステムデータを付加して記録媒体に記録する記録手段とを備える。
【選択図】 図10
【解決手段】 24フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、2−3プルダウンした30フレーム/秒の動画像として表示するための動画像ストリームを生成する生成手段と、前記動画像ストリームにおけるフレーム内符号化フレームまたは前方予測フレーム間符号化フレームのうち、2−3プルダウンによる冗長フィールドを含み、且つボトムフィールドから表示を開始するフレームを検出し、編集開始ポイントとして設定する検出手段と、所定量の動画像ストリーム毎に、前記所定量の動画像ストリーム中の前記編集ポイントの有無を示すシステムデータを付加して記録媒体に記録する記録手段とを備える。
【選択図】 図10
Description
本発明は、記録装置に関する。
従来、撮影した画像信号を磁気テープに記録するビデオカメラが知られている。また、近年では、撮影した画像信号をMPEG(Moving Picture Experts Group)方式で符号化して記録するビデオカメラも登場している。
一般に、この種のビデオカメラにおいては、NTSC方式に従う60フィールド/秒の画像信号を撮影、記録している。また、この様な60フィールド/秒の画像信号の他、映画の様な24コマ(フレーム)の画像信号を撮影し、これを60フィールドの画像信号に変換して記録する機能を備えるビデオカメラも登場している。
この様に映画等のフィルムソースをインターレースビデオ信号に変換する手段として、2−3プルダウンという手法が広く用いられている。すなわち、フィルムは秒間24コマであるのに対し、ビデオが毎秒30フレーム(60フィールド)であるため、2−3プルダウンによりフィールド数変換を行う。具体的には図1に示すように、1フレーム毎に冗長フィールド(以下、リピートフィールドという)を挟むことで、フィールド数変換を行う。
このように、2−3プルダウンされたビデオ信号は、1フレーム毎にリピートフィールドを挟むため、2フレーム毎にトップフィールドから開始されるフレームと、ボトムフィールドから開始されるフレームが入れ替わる。
一方、通常の60フィールドインターレースのビデオ信号をMPEGで記録する場合、通常トップフィールドから2フィールドを1フレームとして符号化するため、すべてのフレームがトップフィールドから始まるフレームとなる。
図2に示すように、ビデオカメラにおいて、2−3プルダウンして符号化したMPEGデータと、通常の60フィールドの画像信号を符号化したMPEGデータとを、テープ上で繋ぎ記録しようとした場合を考える。その場合、接続するフレームによってはトップフィールドが連続するフィールド交番エラーとなり、再生時に画像が乱れてしまうことがある。
この解決方法として、たとえば特許文献1などが提案されている。特許文献1では、圧縮符号化単位をフィールド単位とし、符号化開始フィールドと終了フィールドを規定することから、ストリームの繋ぎ編集記録を実現するものである。
特開平9−121360号公報
しかしながら、図3に示すように、特許文献1の装置では、符号化順にトップ・ボトムフィールドの順序を規定しているため、現実的に2−3プルダウンして符号化したMPEGとの繋ぎ編集記録を実現できない。繋ぎ編集記録の部分において、フィールド抜けが発生してしまう。
図3において、Top_field_first、Repeat_first_fieldはそれぞれ、MPEGストリームの各フレームの先頭に付加される情報である。Top_field_firstはそのフレームを表示する場合に、トップフィールド及びボトムフィールドのどちらを先に出力するかを示すフラグである。Top_field_firstが1のときは、トップフィールドファーストであり、トップフィールドを先に表示する。Top_field_firstが0のときは、ボトムフィールドファーストであり、ボトムフィールドを先に表示する。
また、Top_field_firstが1のときは、そのフレームで最初に表示したフィールドを1フィールド分繰り返し表示する。また、Top_field_firstが0のときは、そのフレームのトップフィールドとボトムフィールドをそれぞれ1フィールドづつ表示する。
また、図4に示すように、リピートフィールドに関する規定がないため、繋ぎポイントにおいて通常では発生しないデコード時間が発生する。領域401では、通常の60フィールドインターレースにもかかわらずデコード時間が3フィールド分必要とする。このようなストリームは符号化及び復号化の段階で、様々な問題を発生させ易い。以上のような理由から、このような繋ぎ記録を許さないフォーマットとすることも考えられるが、特許文献1の装置では、この様な種々のフォーマット規格に対応、あるいは、符号化及び復号化に問題のない記録装置を提供することができなかった。
本発明の目的は、つなぎ記録時に、フィールド交番エラーやフィールド抜けのない、連続的な圧縮符号化ストリームを生成することである。
本発明は、動画像データを入力する入力手段と、前記入力手段により入力された24フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、2−3プルダウンした30フレーム/秒の動画像として表示するための第1の動画像ストリームを生成する生成手段と、前記第1の動画像ストリームにおけるフレーム内符号化フレームまたは前方予測フレーム間符号化フレームのうち、2−3プルダウンによる冗長フィールドを含み、且つボトムフィールドから表示を開始するフレームを検出し、編集開始ポイントとして設定する検出手段と、所定量の前記第1の動画像ストリーム毎に、前記所定量の第1の動画像ストリーム中の前記編集ポイントの有無を示すシステムデータを付加して記録媒体に記録する記録手段とを備える。
つなぎ記録時に、フィールド交番エラーやフィールド抜けのない、連続的な圧縮符号化ストリームを生成可能である。
以下、本発明の実施形態について説明する。図5は本発明の実施形態の一例を示す画像記録装置の構成例のブロック図である。この画像記録装置は、たとえば撮像素子から得られた情報をデジタル化した映像信号を入力すると、いわゆるMPEG2方式に基づいて圧縮符号化し、磁気記録テープ等のシーケンシャルアクセス可能な記録媒体に記録可能な装置である。画像記録装置は、Iピクチャ、Pピクチャ及びBピクチャのうちの少なくとも1つが含まれる圧縮符号化ビットストリームを記録媒体へ記録可能である。
Iピクチャは、フレーム符号化ピクチャであり、そのフレーム画像だけで符号化する画像である。Pピクチャは、順方向予測符号化ピクチャであり、過去のIピクチャ又はPピクチャのフレームを予測画像としてその差信号を符号化する画像である。Bピクチャは、両方向予測符号化ピクチャであり、過去及び未来のフレームの両方を予測画像としてその差信号を符号化する画像である。
本実施形態の記録再生装置は、30フレーム/秒のプログレッシブ形式、30フレーム/秒のインターレース形式、24フレーム/秒のプログレッシブ形式を2−3プルダウンした形式の映像信号を選択的に記録可能である。
以下、30フレーム/秒のプログレッシブ形式を「30p」、30フレーム/秒のインターレース形式を「60i」、24フレーム/秒のプログレッシブ形式を2−3プルダウンした形式を「24p」という。
まず、本実施形態におけるつなぎ記録に関連した記録開始フレーム、記録停止フレームの決定方法に関して説明する。
図6はTop_field_first=1の60i又は30pのMPEGストリームに対し、24pのMPEGストリームを繋ぎ記録した場合の様子を示す図である。図6(A)は表示順でTop_field_first=1且つRepeat_first_field=1への繋ぎ記録を行った様子を示している。図6(A)では、記録開始位置において、24pデータは、表示順で、トップフィールドから表示されており、再生時にも問題無く表示される。
また、符号順で、Top_field_first=0且つRepeat_first_field=1のIピクチャから記録を開始している。そのため、このIピクチャは再生時には3フィールド期間表示されることになる。この際、MPEGデータ中では、3番目のボトムフィールドのデータは1フィールド目のボトムフィールドのデータのコピーピクチャとなっており、デコードに要する時間は実質的に2フィールド期間で済む。
また、つなぎ位置の直前の60iデータにおける最後のBピクチャのデータの表示期間も2フィールドである。そのため、つなぎ部分において、この最後のBピクチャを表示している間に24pデータの先頭のIピクチャのデータをデコードすることができる。
また、符号順で、先頭のIピクチャに続く二つのBピクチャは、それぞれ、3フィールド、2フィールドのデータであり、この24pデータは、符号順でも、2フィールド、3フィールド、2フィールドの順で繰り返すことになり、やはり、問題は発生しない。
図6(B)は表示順でTop_field_first=1且つRepeat_first_field=0への繋ぎ記録を行った様子を示している。
この場合、表示順ではトップフィールドから表示されており、再生時にも問題無く表示される。これに対し、符号順では、2フィールド、2フィールド、3フィールドと続くことになり、2−3プルダウンのシーケンスが崩れる個所が発生するため、好ましくない。
図6(C)は表示順でTop_field_first=0且つRepeat_first_field=1への繋ぎ記録を行った様子を示している。ここでは、符号化されたストリームの先頭でフィールド抜け(フィールド交番エラー)が発生するため、好ましくない。
図6(D)は表示順でTop_field_first=0且つRepeat_first_field=0への繋ぎ記録を行った様子を示している。ここでは符号化されたストリームの先頭でフィールド抜け(フィールド交番エラー)が発生するため、好ましくない。
この様に、本実施形態では、Top_field_first=1として記録した60iまたは30pのMPEGストリームに対して24pのMPEGストリームをつなぎ記録する場合、符号化開始フレームをTop_field_first=1且つRepeat_first_field=1(図6(A))とする。
また、60i又は30pのストリームから60i又は30pのストリームへの繋ぎ記録の場合は、単にフィールド抜けが発生しないよう、つなぎ位置の前後のフレームで同じTop_field_firstを持つように符号化すれば良い。24pのストリームから24pのストリームへの繋ぎ記録の場合は、単に2−3プルダウンの連続性を表示順で守るよう符号化開始フレームを決定すれば良い。
次に、24pのMPEGストリームに対して60iまたは30pのMPEGストリームをつなぎ記録する際のつなぎ位置の決定方法について図6を用いて説明する。
図7は24pのMPEGストリームに対し、Top_field_first=1の60i又は30pのMPEGストリームを繋ぎ記録した場合の様子を示す図である。
図7(A)は表示順でTop_field_first=1且つRepeat_first_field=1からの繋ぎ記録を行った様子を示している。ここでは符号化されたストリームの先頭でフィールド抜け(フィールド交番エラー)が発生するため、好ましくない。
図7(B)は表示順でTop_field_first=1且つRepeat_first_field=0への繋ぎ記録を行った様子を示す図である。ここではフィールドの連続性等に問題がなく、繋ぎ記録が可能である。
図7(C)は表示順でTop_field_first=0且つRepeat_first_field=1への繋ぎ編集記録を行った様子を示す図である。60i又は30pのストリームの先頭に復号化時間が3フィールドに相当する例外的なフレームが発生するため、好ましくない。
図7(D)は表示順でTop_field_first=0且つRepeat_first_field=0への繋ぎ記録を行った様子を示す図である。ここでは符号化されたストリームの先頭でフィールド抜け(フィールド交番エラー)が発生するため、好ましくない。
この様に、本実施形態では、24pのMPEGストリームに対して60iまたは30pのMPEGストリームをつなぎ記録する際、表示順で、24pにおけるトップフィールドファースト(Top_field_first=1)であり、かつ冗長フィールド無し(Repeat_first_field=0)のフレームに続けて記録すればよい。
また、60i又は30pのストリームから60i又は30pのストリームへの繋ぎ記録の場合は、単にフィールド抜けが発生しないよう同じTop_field_firstを持つように符号化すれば良い。24pのストリームから24pのストリームへの繋ぎ編集記録は、単に2−3プルダウンの連続性を表示順で守るよう符号化終了フレームを決定すれば良い。
なお、MPEGではI/Pピクチャが復号できなければ、Bピクチャのデータを復号できない。従って、24pに対して60iまたは30pをつなぐ場合、I/Pピクチャからつなぐよう符号化する必要がある。
そこで、本実施形態では、MPEGストリームを記録する際に、I/Pピクチャをつなぎ記録可能な編集ポイントに設定し、この編集ポイントの有無を示すデータをテープ上に記録している。
次に、図5の記録再生装置による具体的な処理について説明する。
図5において、501は60i、30p及び24pの動画像データを入力する入力部である。502は、記録時においては入力された動画像データをMPEG方式で符号化してMPEGストリームを生成し、再生時においては再生されたMPEGストリームを復号する符号化部である。503はメモリ、504は記録時にはエラー訂正符号化処理を行い、再生時にはエラー訂正復号を行ってエラーを訂正するエラー訂正処理部である。505は入力された24pデータから2−3プルダウンによって挿入された冗長フレームを検出して削除する冗長フレーム削除部である。506は各部を制御する制御部、507は記録や再生スイッチなどの各種スイッチを有する操作部である。508は、記録時にはMPEGデータの記録再生に必要なデータを付加すると共に、再生時には再生データから付加データを検出する記録再生処理部である。509はテープ510に対してデータを記録再生する記録再生部、510は磁気テープ、511は出力部、512はデータバスである。
図5において、操作部507より記録開始の指示があると、制御部506は入力部501より入力されている動画像データの種類を判別し、60iまたは30pの場合にはそのまま符号化部502に送る。また、24pであった場合、冗長フレーム削除部504により冗長フレームを削除した後、符号化部502に送る。
なお、60iまたは30pと24pの判別方法については特に限定しない。例えば、各フィールドについて、フレーム間の差分を求め、差分が0もしくは極めて小さい場合には冗長フレームであると判別し、24pとすることが考えられる。
符号化部502は入力された動画像データをMPEG符号化し、更に、60i、30pまたは24pの何れであるかに応じてTop_field_firstとRepeat_first_fieldの値を決定し、フレーム毎に付加する。
符号化されたMPEGストリームはメモリ503に蓄積される。記録再生処理部508はメモリ503に蓄積されたMPEGストリームに対し、所定の付加情報や同期、IDなどを付加する。エラー訂正処理部504はメモリ503に蓄積された所定量のデータに対してエラー訂正符号化処理を施す。記録再生部509はエラー訂正符号化処理されたデータをテープ510上の多数のトラックに記録する。
図8は磁気テープ510上の記録フォーマットを示す図である。
本実施形態では、テープ上で16トラック分のデータを単位としてエラー訂正符号化処理を施している。この16トラックをECCユニットと呼ぶ。また、MPEGストリーム中、Iピクチャ、Pピクチャの先頭位置をつなぎ記録のための編集ポイントとし、その旨を示す付加情報を付加している。更に、本形態では、各ECCユニットの先頭部分に、そのECCユニット内の編集ポイントの数、及び編集ポイントが記録されているECCユニット内のトラック番号を示すシステムデータを付加して記録する。
図7を用いて説明したように、60iまたは30pのデータに対してつなぎ記録を行う場合、60iまたは30pのデータ中の全てのI、Pピクチャを編集ポイントに設定することが可能である。
しかし、24pのデータについては、I,Pピクチャのうち、表示順で、トップフィールドファースト(Top_field_first=1)であり、かつ冗長フィールド無し(Repeat_first_field=0)のフレームに続けてつなぎ記録を行う必要がある。
そこで、本実施形態では、24pのデータを記録する場合には、I,Pピクチャのうち、表示順で、Top_field_first=1であり、かつRepeat_first_field=0のフレームの次のI、Pピクチャを編集ポイントに設定する。
具体的には、図9に示すように、Top_field_first=1であり、かつRepeat_first_field=0のPピクチャ901の位置でつなぎ記録を行えばよい。従って、編集ポイントは、その次のPまたはIピクチャである902となる。902は、Top_field_first=0であり、かつRepeat_first_field=1である。
図10は制御部506による編集ポイントの設定処理を示すフローチャートである。図10のフローは、1フレームのMPEGデータを処理する度に実行される。
まず、対象フレームがIピクチャまたはPピクチャであることを判別する(S1001)。I/Pピクチャであった場合、更に、現在記録中の動画像データが60iまたは30pと24pの何れであるかを判別する(S1002)。60iまたは30pの場合、そのままI/Pピクチャを編集ポイントに設定する(S1003)。また、24pであった場合、更に、Top_field_first=0であり、かつRepeat_first_field=1であるか否かを判別する(S1004)。Top_field_first=0であり、かつRepeat_first_field=1である場合、そのIまたはPピクチャを編集ポイントに設定する。Top_field_first=0であり、かつRepeat_first_field=1でなかった場合には編集ポイントには設定しない。
このように、24pのデータを記録する場合に、表示順で、トップフィールドファースト(Top_field_first=1)であり、かつ冗長フィールド無し(Repeat_first_field=0)のI,Pピクチャに続けてつなぎ記録ができるよう、編集ポイントを設定することで、60i/30p/24pの何れのデータをつなぎ記録した場合にも良好に再生することができる。
次に、再生時の処理について説明する。
操作部507により再生の指示があると、制御部506は記録再生部509を制御し、テープ510からデータを再生する。エラー訂正処理部504は再生データ中のエラーを訂正し、メモリ503に送る。記録再生処理部508はメモリ503に記憶されたデータよりシステムデータなどの付加情報を検出して制御部506に送る。符号化部502はメモリ503に記憶されたMPEGデータを復号して出力部511より出力する。
次に、つなぎ記録時の処理について説明する。
60i/30pあるいは24pのデータが既に記録されているテープ510に対して新たに画像データを記録する場合、まず、制御部506は電源投入時などに、現在のテープ位置に最も近い編集ポイントを検出する。
具体的には、記録再生部509を制御してテープ510よりデータを再生し、各ECCユニットのシステムデータを確認する。そして、編集ポイントを含むECCユニットのデータを再生し、メモリ503に蓄積した状態でテープ510の搬送を停止すると共に、所定量巻き戻して記録ポーズ状態とする。
この状態で記録開始の指示があると、メモリ503に蓄積されたECCユニットにおける編集ポイント以降に入力されたMPEGデータを合成して新たにECCユニットを生成し、エラー訂正符号化する。そして、テープ510上でこの編集ポイントを含むECCユニットのトラック位置より上書き記録することで、つなぎ記録を開始する。
なお、24pのデータを記録する際の記録開始フレームについては、図6を用いて説明した通りである。60iまたは30pのデータを記録する場合には、何れのフレームから記録を開始してもよい。
この様に、本実施形態によれば、60i及び、30p及び、24pのいずれの形式の符号化ストリームであっても、良好に繋ぎ記録可能な画像記録装置を提供できる。
なお、本実施形態では、60iまたは30pのデータの記録を開始する際に、Top_field_first=1としていたが、Top_field_first=0として記録を開始する場合には、24p記録の際の編集ポイントもTop_field_first=1且つRepeat_first_field=1に変更する。
Claims (8)
- 動画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された24フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、2−3プルダウンした30フレーム/秒の動画像として表示するための第1の動画像ストリームを生成する生成手段と、
前記第1の動画像ストリームにおけるフレーム内符号化フレームまたは前方予測フレーム間符号化フレームのうち、2−3プルダウンによる冗長フィールドを含み、且つボトムフィールドから表示を開始するフレームを検出し、編集開始ポイントとして設定する検出手段と、
所定量の前記第1の動画像ストリーム毎に、前記所定量の第1の動画像ストリーム中の前記編集ポイントの有無を示すシステムデータを付加して記録媒体に記録する記録手段とを備える記録装置。 - 前記生成手段は更に、前記入力手段により入力された30フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、各フレームにおけるトップフィールドから表示を開始するよう第1の動画像ストリームを生成し、前記検出手段は、前記第2の動画像ストリーム中の全てのフレーム内符号化フレームと前方予測フレーム間符号化フレームを前記編集開始ポイントとして設定することを特徴とする請求項1記載の記録装置。
- 前記記録媒体に記録された動画像ストリーム中の前記編集開始ポイントを検出し、前記編集開始ポイントより新たに前記第1の動画像ストリームまたは第2の動画像ストリームをつなぎ記録するよう前記記録手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の記録装置。
- 前記記録媒体は磁気テープであり、前記記録手段は前記磁気テープ上に多数のトラックを形成して前記動画像ストリームを記録することを特徴とする請求項1記載の記録装置。
- 前記記録手段は、nトラック分の前記動画像ストリーム毎に前記システムデータを付加して記録することを特徴とする請求項4記載の記録装置。
- 前記記録手段は、前記nトラック分の前記動画像ストリーム毎にエラー訂正符号化処理を施して記録することを特徴とする請求項5記載の記録装置。
- 前記記録手段は、前記第1の動画像ストリームにおいて、2−3プルダウンによる冗長フィールドを含み、且つボトムフィールドから表示を開始するフレームから記録を開始することを特徴とする請求項1記載の記録装置。
- 動画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された24フレーム/秒の動画像データをフレーム内符号化、前方予測フレーム間符号化及び双方向予測フレーム間符号化の何れかを選択的に用いて符号化し、30フレーム/秒の動画像として表示するための動画像ストリームを生成する生成手段と、
前記動画像ストリームにおけるフレーム内符号化フレームまたは前方予測フレーム間符号化フレーム中、冗長フィールドを表示するか否かを示す第1の情報とトップフィールドから表示を開始するか否かを示す第2の情報とに基づいて所定のフレームを検出し、編集開始ポイントとして設定する検出手段と、
所定量の前記動画像ストリーム毎に、前記所定量の動画像ストリーム中の前記編集ポイントの有無を示すシステムデータを付加して記録媒体に記録する記録手段とを備える記録装置。
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