JP3206481B2 - ディジタル画像信号記録装置 - Google Patents
ディジタル画像信号記録装置Info
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Description
記録装置に係り、特に圧縮されたディジタル画像信号を
特殊再生用データと共に記録媒体に記録するディジタル
画像信号記録装置に関する。
るMPEGなどによって圧縮符号化されたディジタル画
像信号を、回転ヘッドにより磁気テープに記録し再生す
るディジタルVTRにおいて、特殊再生を行うために、
再生倍速数を固定にし、特殊再生時に回転ヘッドが走査
する磁気テープ上の所定の位置に特殊再生用のデータを
記録することがある。このような特殊再生用のデータ
は、通常圧縮率を高めるなどの操作や低域成分を抽出し
て作られた専用のデータが用意されている。従来のディ
ジタルVTR等では、この専用の特殊再生用データが入
力され、これを磁気テープ等の記録媒体に記録する。
テレビ放送などで伝送される信号には、特殊再生用のデ
ータが含まれていないため、特殊再生用データを磁気テ
ープに記録できず、よって特殊再生することができな
い。
特殊再生用のデータが含まれていないディジタル画像信
号も特殊再生し得るように記録できるディジタル画像信
号記録装置を提供することを目的とする。
成するため、少なくとも画像情報を含み、かつ、圧縮さ
れたディジタルデータが入力され、このディジタルデー
タからイントラフレームデータを分離する分離手段と、
分離手段から分離されたイントラフレームデータを記憶
する記憶手段と、記憶手段から、再生倍速数Sによって
決まるフレーム周期でイントラフレームデータを読み出
すと共に、読み出されたイントラフレームデータの直交
変換ブロックの係数に相当する符号語のうち、n+1次
の係数に相当する符号語から、又はイントラフレームデ
ータの直交変換ブロックの係数を表す可変長符号語のう
ち、n+1番目の符号語から、エンドオブブロック符号
の直前の符号語までの符号語を削除することにより目標
符号量以下まで符号量を削減した特殊再生用データを生
成する特殊再生用データ生成手段と、生成された特殊再
生用データを分離手段の入力ディジタルデータと同じフ
ォーマットに変換した後、通常再生されるべき入力ディ
ジタルデータと時系列的に合成した記録信号を作成する
記録信号作成手段と、記録信号を記録媒体に記録する記
録手段とを有し、上記のn+1の値を、n+1次の係数
に相当する符号語の直前までの符号語の符号量及びエン
ドオブブロック符号の符号量と、目標符号量とにより決
定される変数であるように構成したものである。
直交変換ブロックの係数に相当する符号語のうちn+1
次の係数に相当する符号語の直前までの符号語の符号
量、又はイントラフレームデータの直交変換ブロックの
係数を表す可変長符号語のうちn番目までの符号語の符
号量、及びエンドオブブロック符号の符号量と目標符号
量とに応じてn+1の値を決定し、上記のn+1次の係
数に相当する符号語から、又はn+1番目の可変長符号
語から、エンドオブブロック符号の直前の符号語までの
符号語を削除するようにしたため、再生倍速数Sに比例
するフレーム周期の特殊再生用データを生成することが
できる。
成手段は、記憶手段から読み出されたイントラフレーム
データに動きベクトルが存在することを検出したとき
は、フレーム内の動きベクトルの代表値及び再生倍速数
Sに応じて最小値nminを設定し、動きベクトルが存
在しないときは再生倍速数Sに応じて最小値nminを
設定するようにしたため、動きの小さい画像では動きの
大きい画像に比べてnminが大きく設定され、動きの
大きい画像では動きの小さい画像に比べてnmi nが小
さく設定される。
て図面と共に説明する。図1は本発明になるディジタル
画像信号記録装置の一実施の形態のブロック図を示す。
同図において、特殊再生用データが含まれていないディ
ジタル放送を受信して得られたビデオストリームをパケ
ット化したMPEG2トランスポートストリームパケッ
トが入力端子10を介して後述の記録フォーマット変換
部17に入力される一方、イントラデータ分離回路11
に供給されてIピクチャ(イントラフレーム)データの
みが分離されてメモリ12に記憶される。
ームデータは、動き検出回路13、符号量計算部14及
びDCT係数削除回路15にそれぞれ供給される。動き
検出回路13は入力されたイントラフレームデータ内に
動きベクトルが存在するかどうか検出し、動きベクトル
が存在する場合は、動きベクトルの代表値を求め、動き
が大きい画像の場合は最小再生次数nminを小さく設
定し、動きが小さい画像の場合は最小再生次数nmin
を大きく設定する。すなわち、画像Aの動きベクトルの
大きさをMVA、最小再生次数nminAをf(M
VA)とし、画像Bの動きベクトルの大きさをMVB、
最小再生次数nminBをf(MVB)とすると、MV
A>MVBであるときは、nminA≦nminBとす
る。
像では、動きの大きい画像に比べ最小再生次数nmin
が大きく設定され、画質の劣化を防ぐことができる。一
方、動きの大きい画像では、動きの小さい画像よりも最
小再生次数nminが小さく設定されるので、特殊再生
画像のフレーム周期も比較的小さくなり、滑らかな動き
を実現できる。
域/低域データを再生するとき、最小再生次数nminに
基づいて、再生すべき低域成分あるいは削除すべき高域
成分が決まる。具体的には、一定の記録容量に対し、上
記した動きの小さい画像では最小再生次数nminを大き
くして、連続するフレーム情報よりは1フレーム内の高
域成分を多くしてはっきりした画像情報を得るように
し、動きの大きい画像では最小再生次数nminを小さく
して、1フレーム内の高域成分を少なくしてフレーム情
報を多くすることによって、解像度は落ちるが動きの滑
らかな画像情報を得るようにする。
ム内の所定の位置の値、フレーム内のすべて、あるい
は一部の動きベクトルの平均値、フレーム内のすべ
て、あるいは一部の動きベクトルの最大値、フレーム
内のすべて、あるいは一部の動きベクトルの中央値、の
〜のいずれかの値により決定する。なお、動きベク
トルが存在しない場合は、再生倍速数からnminが決
められる。
所定の符号量に抑えるために、n+1次以上の係数に相
当する符号語を削除したときのフレーム全体の符号語を
CF(n)とするとき、CF(n)≦Cを満たすよう
に、n及び取り出すフレームの周期と目標符号量Cを決
定する。ここで、入力信号のフレームレートをF(フレ
ーム/秒)、特殊再生用データの記録レートをR(ビッ
ト/秒)、特殊再生用データ生成のために読み出すイン
トラフレームの周期をN(フレーム)とすると、特殊再
生用イントラフレーム1枚当りのデータの記録容量Cg
(ビット)は、 Cg=R×N/F (1) となり、これが目標符号量Cである。
Nは、入力信号のイントラフレーム周期N0と任意の整
数αを用いて、 N=αN0 (2) で表される。αの値は再生倍速数Sに応じて、Sが大き
い場合は大きく、Sが小さい場合は小さく設定される。
従って、特殊再生用データのフレームレートは再生倍速
数Sが大きいほど小さくなる。
14により計算された結果に基づき、イントラフレーム
の符号量が目標符号量Cよりも大きい場合は、イントラ
フレームデータのうちDCT(離散コサイン変換)係数
の高域成分に相当する、高次の係数を制限することによ
り符号量の削減を行う。
説明する。各DCTブロックにおいて、DCT係数は図
2に示すようなジクザクスキャン順に並べ替えられた
後、値が0の係数の連続個数(ラン)と、それに続く非
0の係数のレベル(レベル)の組み合わせに対して、符
号語が割り当てられている。
合、(ラン,レベル)の組み合わせは以下のようにな
り、それぞれに対して1つの符号語が割り当てられる。
d5)、(0,d6)、(0,d7)、(2,
d10)、(7,d18)、(4,d23)、(4,d
28)、(12,d41) なお、DC値(d1)は別途符号化される。また、最後
の非0係数(図3の例ではd41)の後にはEOB(エン
ドオブブロック)符号が付加される。
ことを考える。n次の係数dnが非0である場合には、
(ラン,レベル)=(x,dn)に対する符号語の次の
符号語からEOB符号の直前の符号語までを削除する。
n次の係数dnが0である場合には、以下に示すよう
に、次の非0の係数dm(n<m)に対する符号語を削
除する方式と、削除しない方式が考えられる。削除する
方式では、(ラン,レベル)=(x,dm)に対する符
号語からEOB符号の直前の符号語までを削除する。削
除しない方式では、(ラン,レベル)=(x,dm)に
対する符号語の次の符号語からEOB符号の直前の符号
語までを削除するが、(x,dm)に対する符号語は削
除しない。
るときは、図2に示すDCTブロックにおいてジクザグ
スキャン順にn番目の符号語を指定し、n番目の符号語
を指定するときは、図3に示すDCTブロックにおいて
n番目の非0の符号語を指定するものとする。
符号語を削除する方式と削除しない方式のいずれかの方
式を用いて、前述したように、n+1次以上の係数に相
当する符号語を削除したときのフレーム全体の符号量C
F(n)を目標符号量C以下にするように、nを決定す
る。
画像の劣化が大きいことが予想されるので、nの最小値
nminをあらかじめ設定し、C<CF(nmin)で
ある場合は、次に取り出す順番のイントラフレームデー
タをスキップすることにして、スキップしたフレームに
相当する符号量を目標符号量Cに加算する。すなわち、
C+Cgを新たな目標符号量Cとする。この操作はCF
(nmin)≦Cとなるまで繰り返す。
は、少なくとも次に取り出す順番のイントラフレームデ
ータは、特殊再生用データとしては記録されないことと
なる。なお、nminの値は、再生倍速数や画像の動き
の情報、要求される画質等に応じて設定する。これによ
り、各DCTブロックにおいて、nmin+1次以上の
係数に相当する符号語を削除し、これにより低次の係数
のデータを特殊再生用データとして抽出する。
そのまま用いる場合と、CF(n)≦C<CF(n+
1)を満たすようにnを決める場合が考えられる。nが
決定すると、各DCTブロックにおいて、n+1次以上
の係数に相当する符号語を削除し、すなわち、n+1次
の係数に相当する符号語からEOB符号の直前の符号語
までの符号語を削除し、これによりn+1次の係数に相
当する符号語の直前までの符号語からなる低次の係数の
データを特殊再生用データとして抽出する。
て画像をリフレッシュさせるイントラスライス方式の入
力信号の場合については、画面の最上部のイントラスラ
イスから次の最下部のイントラスライスまでの各イント
ラスライスのデータを時系列順に集めたものを一枚のイ
ントラフレームのデータとみなし、同様な処理を行う。
により削除された符号語以外は、そのままMPEGのビ
デオストリームの特殊再生用データとして出力される。
従って、特殊再生用データの中にはPピクチャ、Bピク
チャなどのフレーム間予測画像のデータは含まれない。
パケット再合成部16は、入力データを再びMPEG2
トランスポートストリームパケットの形に変換し、更に
入力端子10を介して入力された通常のMPEG2トラ
ンスポートストリームパケットと共に記録フォーマット
に変換し、これを回転ヘッド18に供給して磁気テープ
19に記録させる。これにより、この実施の形態によれ
ば、特殊再生用データが含まれていないMPEG方式で
圧縮されたディジタルデータから特殊再生用データを生
成して磁気テープ19上の所定位置に記録することがで
きる。
9上に記録する方法については、従来より周知のヘリカ
ルスキャン方式の磁気記録再生装置と同様にして行われ
るので、その詳細な説明は省略するが、回転体に約18
0°の角度範囲にわたって斜めに巻回されつつ走行する
磁気テープ19に対して、回転体の回転面に相対向して
取り付けられた互いにアジマス角度の異なる第1及び第
2の回転ヘッド18により交互にディジタルデータの記
録が行われる。
ッドのトラック幅方向に対して互い反対方向に傾斜され
た所定角度であり、一方をプラスアジマス、他方をマイ
ナスアジマスというものとする。なお、回転ヘッド18
はプラスアジマスとマイナスアジマスの2個の回転ヘッ
ドが近接配置されたペアヘッドが2組相対向して取り付
けられた、全部で4個の構成でもよいし、それ以外の構
成も考えられる。
プ19上のトラックパターンの要部と高速再生時のヘッ
ド走査軌跡の一例を示す。ディジタルデータは所定のフ
ォーマットのデータブロック単位で各トラックに記録さ
れており、ここではトラック番号0〜47までの48本
のトラックが図示されている。この48本のトラックの
うち、トラック番号0、2、8、10、16、18、2
4、26、32、34、40及び42の各トラックに
は、4倍速再生用のデータ21〜32がそれぞれ通常再
生用データと共に混在して記録されている。通常再生用
データは、図4中の白地の部分に記録されている。
6、28、30及び32の各トラックには12倍速再生
用のデータ41〜48が通常再生用データや他の特殊再
生用データと共に混在して記録されている。更に、トラ
ック番号4、6、8、10、12、14、16、18の
各トラックには、24倍速再生用のデータ51〜58が
通常再生用データや他の特殊再生用データと共に混在し
て記録されている。
により矢印4×で示すヘッド走査軌跡が形成され、4倍
速再生用のデータ21〜32が順次に再生される。同様
に、12倍速再生時には矢印12×で示す走査軌跡を描
くように回転ヘッドが走査して12倍速再生用のデータ
41〜48が順次に再生され、更に24倍速再生時には
矢印24×で示す走査軌跡を描くように回転ヘッドが走
査して24倍速再生用のデータ51〜58が順次に再生
される。なお、実線で示す走査軌跡はマイナスアジマス
の回転ヘッドの走査軌跡、点線で示す走査軌跡はプラス
アジマスの回転ヘッドの走査軌跡を示す。
抑えるために、各DCTブロックにおいて、n+1次以
上の係数に相当する符号語を削除し、これより低次の係
数のデータを特殊再生用データとして抽出するようにし
ているが、n+1番目以降の符号語を削除するようにし
てもよい。この場合は、n+1番目の符号語からEOB
符号の直前の符号語までを削除する。
ートを適応的に変えることにより、予め設定したnの最
小値nminあるいはそれ以上の数のDCT係数データ
の符号語を確保することができる。高域成分の多い画像
や静止画に近い画像においては、nの最小値nminの
値を通常よりも大きく設定することにより、画質の劣化
を抑えることができる。
れるものではなく、例えば生成した特殊再生用データ
は、光ディスクや磁気ディスクなどの円盤状記録媒体に
記録するディスク記録装置にも適用できることはもちろ
んである。また、入力ディジタルデータは直交変換とし
てDCTされているデータとして説明したが、離散フー
リエ変換等の他の方式で直交変換されているディジタル
データにも適用できる。
イントラフレームデータの直交変換ブロックの係数に相
当する符号語のうち、n+1次の係数に相当する符号語
から、又はイントラフレームデータの直交変換ブロック
の係数を表す可変長符号語のうち、n+1番目の符号語
から、エンドオブブロック符号の直前の符号語までの符
号語を削除することにより、再生倍速数Sに比例するフ
レーム周期の特殊再生用データを生成するようにしたた
め、入力ディジタルデータに特殊再生用データが含まれ
ていないディジタル放送信号についても特殊再生用デー
タを生成して記録媒体に記録することができる。
では動きの大きい画像に比べてnminが大きく設定さ
れるため、画質の劣化を防ぐことができ、また、動きの
大きい画像では動きの小さい画像に比べてnminが小
さく設定されるようにしたため、特殊再生画像のフレー
ム周期も比較的小さくなり、滑らかな動きを実現でき
る。
レートを適応的に変えることにより、予め設定した次数
(nmin)又はそれ以上の直交変換係数データを確保
することができる。
示す図である。
一例を示す図である。
ッド走査軌跡の一例を示す図である。
段) 16 パケット再合成部(記録信号作成手段) 17 記録フォーマット変換部(記録信号作成手段) 18 回転ヘッド(記録手段) 19 磁気テープ(記録媒体)
Claims (11)
- 【請求項1】 少なくとも画像情報を含み、かつ、圧縮
されたディジタルデータが入力され、このディジタルデ
ータからイントラフレームデータを分離する分離手段
と、 前記分離手段から分離されたイントラフレームデータを
記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から、再生倍速数Sによって決まるフレー
ム周期で前記イントラフレームデータを読み出すと共
に、読み出されたイントラフレームデータの直交変換ブ
ロックの係数に相当する符号語のうち、n+1次の係数
に相当する符号語からエンドオブブロック符号の直前の
符号語までの符号語を削除することにより、目標符号量
以下まで符号量を削減した特殊再生用データを生成する
特殊再生用データ生成手段と、 生成された前記特殊再生用データを前記分離手段の入力
ディジタルデータと同じフォーマットに変換した後、通
常再生されるべき前記入力ディジタルデータと時系列的
に合成した記録信号を作成する記録信号作成手段と、 前記記録信号を記録媒体に記録する記録手段とを有し、
前記n+1の値は、前記n+1次の係数に相当する符号
語の直前までの符号語の符号量及び前記エンドオブブロ
ック符号の符号量と、前記目標符号量とにより決定され
る変数であることを特徴とするディジタル画像信号記録
装置。 - 【請求項2】 少なくとも画像情報を含み、かつ、圧縮
されたディジタルデータが入力され、このディジタルデ
ータからイントラフレームデータを分離する分離手段
と、 前記分離手段から分離されたイントラフレームデータを
記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から、再生倍速数Sによって決まるフレー
ム周期で前記イントラフレームデータを読み出すと共
に、読み出されたイントラフレームデータの直交変換ブ
ロックの係数を表す可変長符号語のうち、n+1番目の
符号語からエンドオブブロック符号の直前の符号語まで
の符号語を削除することにより、目標符号量以下まで符
号量を削減した特殊再生用データを生成する特殊再生用
データ生成手段と、 生成された前記特殊再生用データを前記分離手段の入力
ディジタルデータと同じフォーマットに変換した後、通
常再生されるべき前記入力ディジタルデータと時系列的
に合成した記録信号を作成する記録信号作成手段と、 前記記録信号を記録媒体に記録する記録手段とを有し、
前記n+1の値は、n番目までの符号語の符号量及び前
記エンドオブブロック符号の符号量と、前記目標符号量
に応じて変化する変数であることを特徴とするディジタ
ル画像信号記録装置。 - 【請求項3】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
分離手段の入力ディジタルデータのイントラフレーム周
期N0と前記特殊再生用データ生成のために読み出すイ
ントラフレームデータのフレーム周期Nを、前記再生倍
速数Sによって決まる任意の正の整数をαとしたとき、 N=αN0 で表される関係に設定したことを特徴とする請求項1又
は2記載のディジタル画像信号記録装置。 - 【請求項4】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
分離手段の入力ディジタルデータのフレームレートをF
(フレーム/秒)、前記特殊再生用データの記録レート
をR(ビット/秒)、前記特殊再生用データ生成のため
に読み出すイントラフレームデータのフレーム周期をN
(フレーム)とすると、R×N/Fで表される前記特殊
再生用データのフレーム1枚当りのデータの記録容量を
前記目標符号量Cとし、前記記憶手段から読み出された
イントラフレームデータの各直交変換ブロックにおいて
前記符号語の削除を行ったときのフレーム全体の符号量
をCF(n)とするとき、予め設定した最小値nmin
に対して、C<CF(nmin)であるときは、少なく
とも次に取り出す順番であるイントラフレームデータは
特殊再生用データとしては記録しないことを特徴とする
請求項1又は2記載のディジタル画像信号記録装置。 - 【請求項5】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
最小値nminを再生倍速数Sに応じて設定することを
特徴とする請求項4記載のディジタル画像信号記録装
置。 - 【請求項6】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
記憶手段から読み出されたイントラフレームデータに動
きベクトルが存在することを検出したときは、前記フレ
ーム内の前記動きベクトルの代表値及び前記再生倍速数
Sに応じて最小値nminを設定し、前記動きベクトル
が存在しないときは前記再生倍速数Sに応じて前記最小
値nminを設定することを特徴とする請求項4記載の
ディジタル画像信号記録装置。 - 【請求項7】 前記動きベクトルの代表値は、前記イン
トラフレーム内の所定の位置の値、又は前記イントラフ
レーム内のすべて、あるいは一部の動きベクトルの平均
値、又は前記イントラフレーム内のすべて、あるいは一
部の動きベクトルの最大値、又は前記イントラフレーム
内のすべて、あるいは一部の動きベクトルの中央値であ
ることを特徴とする請求項6記載のディジタル画像信号
記録装置。 - 【請求項8】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
特殊再生用データのフレーム1枚当りのデータの記録容
量を前記目標符号量Cとし、前記記憶手段から読み出さ
れたイントラフレームデータの各直交変換ブロックにお
いて前記符号語の削除を行ったときのフレーム全体の符
号量をCF(n)とするとき、予め設定した最小値n
minに対して、CF(nmin)≦Cであるときは、
nmin+1次の係数に相当する符号語から前記エンド
オブブロック符号の直前の符号語までの符号語を削除し
たデータを特殊再生用データとして生成することを特徴
とする請求項1記載のディジタル画像信号記録装置。 - 【請求項9】 前記特殊再生用データ生成手段は、前記
特殊再生用データのフレーム1枚当りのデータの記録容
量を前記目標符号量Cとし、前記記憶手段から読み出さ
れたイントラフレームデータの各直交変換ブロックにお
いて前記符号語の削除を行ったときのフレーム全体の符
号量をCF(n)とするとき、予め設定した最小値n
minに対して、CF(nmin)≦Cであるときは、
nmin+1番目の符号語から前記エンドオブブロック
符号の直前の符号語までの符号語を削除したデータを特
殊再生用データとして生成することを特徴とする請求項
2記載のディジタル画像信号記録装置。 - 【請求項10】 前記特殊再生用データ生成手段は、前
記記憶手段から読み出されたイントラフレームデータの
各直交変換ブロックにおいて前記符号語の削除を行った
ときのフレーム全体の符号量をCF(n)とするとき、
予め設定した最小値nminに対して、CF
(nmin)≦Cであるときは、CF(n)≦C<CF
(n+1)となるようにnを決定し、イントラフレーム
の各直交変換ブロックにおいてn+1次の係数に相当す
る符号語から前記エンドオブブロック符号の直前の符号
語までの符号語を削除したデータを特殊再生用データと
して生成することを特徴とする請求項4記載のディジタ
ル画像信号記録装置。 - 【請求項11】 前記特殊再生用データ生成手段は、前
記記憶手段から読み出されたイントラフレームデータの
各直交変換ブロックにおいて前記符号語の削除を行った
ときのフレーム全体の符号量をCF(n)とするとき、
予め設定した最小値nminに対して、CF
(nmin)≦Cであるときは、CF(n)≦C<CF
(n+1)となるようにnを決定し、イントラフレーム
の各直交変換ブロックにおいてn+1番目の符号語から
前記エンドオブブロック符号の直前の符号語までの符号
語を削除したデータを特殊再生用データとして生成する
ことを特徴とする請求項4記載のディジタル画像信号記
録装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06427197A JP3206481B2 (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | ディジタル画像信号記録装置 |
US09/040,302 US6345144B1 (en) | 1997-03-18 | 1998-03-18 | Apparatus and method for recording a digital image signal |
Applications Claiming Priority (1)
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