JP3307163B2 - 符号化方法と符号化装置、および、復号化方法と復号化装置 - Google Patents

符号化方法と符号化装置、および、復号化方法と復号化装置

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JP3307163B2 JP14223895A JP14223895A JP3307163B2 JP 3307163 B2 JP3307163 B2 JP 3307163B2 JP 14223895 A JP14223895 A JP 14223895A JP 14223895 A JP14223895 A JP 14223895A JP 3307163 B2 JP3307163 B2 JP 3307163B2
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、符号化方法とその装置
および復号化方法とその装置に関する。 特に本発明は、
他のフレームの映像データと独立に圧縮符号化されたイ
ントラフレームデータと、他のフレームと所定の関係を
有するように圧縮符号化されたインターフレームデータ
とからなる圧縮映像データをパッキングする方法と装
置、および、そのようにパッキングされたデータをデパ
ッキングする方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】映像データを所定数のフレームごとに、
これらの所定数のフレームの内の1つ以上を他のフレー
ムと独立に復号可能なイントラフレームデータ(Iフレ
ームデータ)と、他の1つ以上を直前または両隣のフレ
ームのデータを用いて復号するインターフレームデータ
(PフレームデータおよびBフレームデータ、以下、こ
れらを総称する場合には単に、「Bフレームデータ」と
記す)とに圧縮符号化するMPEG方式等が映像データ
を圧縮する方法として盛んに用いられている。
【0003】具体的には、フレームをそれぞれ所定数の
画素(例えば16×16)を有するマクロブロックに分
割し、2フレームごとに一方を他のフレームと独立にマ
クロブロック単位に離散コサイン変換(DCT)および
可変長符号化等を行って圧縮符号化し、例えば図10に
示すように、マクロブロックそれぞれに対応するIフレ
ームデータDC,AC1,…,DC’,AC1’,…を
生成する。これらのイントラフレームデータDC,AC
1,…,DC’,AC1’,…は、直流成分および低い
周波数の成分から順に1列に並べられ、この順番で所定
の記録用フレームに配列されてディジタルビデオテープ
等に記録される。なお、BフレームデータはIフレーム
データの後ろに並べられ、記録される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図10に示したよう
に、映像フレームから生成したIフレームデータ等を、
単純に一列に並べて記録した場合、例えば、Iフレーム
データAC1にデータ誤りが発生した場合には、Iフレ
ームデータは可変長符号化されているために、Iフレー
ムデータAC1以降のIフレームデータAC2,…,D
C’,AC1’,…は全く再生できなくなってしまう。
【0005】一方、DCT等により圧縮符号化した映像
データを再生した場合、再生映像の品質に与える影響は
低い周波数の成分ほど大きいことが知られている。つま
り、圧縮符号化した映像データを再生する場合には、高
い周波数成分が多少欠落していても、実用上問題のない
再生映像を得ることができる。また、Iフレームデータ
なしにBフレームデータから映像を再生できないが、B
フレームデータなしにIフレームデータから映像を再生
することができる。
【0006】本発明は上述した事実に着目して点に鑑み
てなされたものであり、圧縮符号化後の映像データの途
中にデータ誤りが発生しても、圧縮符号化後の映像デー
タの低い周波数成分の多くを救済することができる符号
化方法とその装置および復号化方法とその装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、圧縮符号化後の
映像データの途中にデータ誤りが発生した場合に、イン
ターフレームデータに優先して、映像の再生のためによ
り必要性が高いイントラフレームデータを救済すること
ができる符号化方法とその装置および復号化方法とその
装置を提供することを目的とする。
【0007】また、本発明は、圧縮符号化後の映像デー
タにデータ誤りが発生しても、より高品質な再生映像を
得ることができる符号化方法とその装置および復号化方
法とその装置を目的とする。また、本発明は、いわゆる
ジョグシャトル再生等の変速再生を行っても高品質な再
生映像を得ることができる符号化方法とその装置および
復号化方法とその装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点によ
れば、映像データを符号化する符号化装置において、上
記映像データを、イントラフレームまたはインターフレ
ームで符号化する符号化手段と、上記イントラフレーム
として符号化されたイントラピクチャと、上記インター
フレームとして符号化されたインターピクチャを、所定
の固定長となるようにパッキングする際に、上記イント
ラピクチャを上記インターピクチャに対して優先的にパ
ッキングするとともに、上記インターピクチャのパッキ
ング位置を当該インターピクチャの先頭位置が同定でき
るように上記インターピクチャをパッキングするパッキ
ング手段とを備えたことを特徴とする符号化装置が提供
される。
【0009】好ましくは、上記イントラピクチャのパッ
キング領域と、前記インターピクチャのパッキング領域
とは区別されており、上記パッキング手段は、上記イン
トラピクチャについて、第1の長さ以内のイントラピク
チャについて順次、上記イントラピクチャパッキング領
域に格納し、上記第1の長さ以上のイントラピクチャに
ついて上記イントラピクチャパッキング領域の空き領域
にパッキングし、上記インターピクチャについて、第2
の長さ以内のインターピクチャについて順次、上記イン
ターピクチャパッキング領域に格納し、上記第2の長さ
以上のインターピクチャについて上記インターピクチャ
パッキング領域の空き領域にパッキングする。
【0010】また好ましくは、上記第1の長さおよび第
2の長さは、上記映像データをイントラピクチャとイン
ターピクチャに圧縮符号化したときのデータ量から決定
する。
【0011】さらに好ましくは、上記パッキングされた
データに、外符号および内符号を付す外符号・内符号付
加手段をさらに有する。
【0012】また、本発明に係るデータ記録装置は、上
述した本発明に係るデータ記録方法を実現するための各
手段を有する。また、本発明に係るデータ再生装置は、
上述した本発明に係るデータ再生方法を実現するための
各手段を有する。
【0013】本発明の第2の観点によれば、上記符号化
装置の処理を行う方法が提供される。当該符号化方法
は、映像データを、イントラフレームまたはインターフ
レームで符号化する段階と、上記イントラフレームとし
て符号化されたイントラピクチャと、上記インターフレ
ームとして符号化されたインターピクチャを、所定の固
定長となるようにパッキングする際に、上記イントラピ
クチャを上記インターピクチャに対して優先的にパッキ
ングするとともに、上記インターピクチャのパッキング
位置を当該インターピクチャの先頭位置が同定できるよ
うに上記インターピクチャをパッキングするパッキング
段階とを備えたことを特徴とする。
【0014】本発明の第3の観点によれば、上記符号化
されたデータを復号する装置が提供される。当該復号化
装置は、映像データがイントラフレームまたはインター
フレームで符号化され、上記イントラフレームとして符
号化されたイントラピクチャと上記インターフレームと
して符号化されたインターピクチャとが所定の固定長と
なるようにパッキングされた際に、上記イントラピクチ
ャを上記インターピクチャに対して優先的にパッキング
されるとともに、上記インターピクチャのパッキング位
置を当該インターピクチャの先頭位置が同定できるよう
に上記インターピクチャをパッキングされた符号化映像
データを入力する手段と、上記パッキング処理とは逆の
処理で上記イントラピクチャと上記インターピクチャと
をデパッキングする手段と、上記デパッキングされたピ
クチャを上記符号化処理と逆の復号化処理を行う復号化
手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】本発明の第4の観点によれば、上記復号化
装置の動作を実施する復号化方法がが提供される。当該
復号化方法は、映像データがイントラフレームまたはイ
ンターフレームで符号化され、上記イントラフレームと
して符号化されたイントラピクチャと上記インターフレ
ームとして符号化されたインターピクチャとが所定の固
定長となるようにパッキングされた際に、上記イントラ
ピクチャを上記インターピクチャに対して優先的にパッ
キングされるとともに、上記インターピクチャのパッキ
ング位置を当該インターピクチャの先頭位置が同定でき
るように上記インターピクチャをパッキングされた符号
化映像データを入力する段階と、上記パッキング処理と
は逆の処理で上記イントラピクチャと上記インターピク
チャとをデパッキングする段階と、上記デパッキングさ
れたピクチャを上記符号化処理と逆の復号化処理を行う
復号化段階とを備えたことを特徴とする。
【0016】符号化されたイントラピクチャをインター
ピクチャに優先してパッキングすることにより、エラー
などが発生した場合も、イントラピクチャをエラー訂正
して再生できる。特に、イントラピクチャパッキング領
域とインターピクチャパッキング領域とが区別されてい
るので、符号化装置におけるパッキング処理が容易であ
り、復号化装置におけるデパッキング処理も容易とな
る。
【0017】また、パッキングする際、固定長さでパッ
キングされているので、エラー訂正が容易かつ正確に行
うことができる。
【0018】パッキングされたデータに外符号および内
符号を付加することにより、誤り訂正能力が向上する。
符号化手段は、たとえば、MPEGに代表される符号化
処理を行う。
【0019】復号化方法および復号化装置は、符号化方
法および符号化装置とは逆の処理を行う。
【0020】
【実施例1】以下、本発明の第1の実施例を説明する。
図1は、本発明に係るディジタルビデオレコーダ(VT
R装置)1の構成を示す図である。図1に示すように、
VTR装置1は、圧縮符号化装置10、誤り訂正符号エ
ンコーダ(ECCエンコーダ;ECCE)12、主メモ
リ16、内符号デコーダ20、ECCデコーダ22、ジ
ョグシャトル用のメモリ24、伸長復号装置26および
フレームメモリ28から構成される。なお、図1におい
ては、音声に係るデータを処理する部分については、図
示の簡略化のために省略してある。
【0021】また、ECCエンコーダ12は、パック回
路14、外符号エンコーダ122、第1のFIFO回路
124、第2のFIFO回路126および内符号エンコ
ーダ128から構成される。また、ECCデコーダ22
は、トラッキング回路220、メモリ回路222、外符
号デコーダ224、ジョグメモリ制御回路226および
デパック回路30から構成される。
【0022】以上の各構成部分により、VTR装置1
は、例えば、MPEG方式等により上記2つのフレーム
の内の一方を独立して元の映像に係るデータ(以下、映
像データと記す)を再生可能なイントラフレームデータ
(Iフレームデータ)に圧縮符号化し、他方を再生後の
両隣のフレームの映像データを用いることにより再生可
能な両方向予測符号化データ(Bフレームデータ、イン
トラフレームデータの一種)に圧縮符号化し、これらの
データを音声に係るデータ(以下、音声データと記す)
とともにビデオテープ40に記録し、記録した音声・映
像データをビデオテープ40から読み出して再生する。
【0023】図2は、図1に示した圧縮符号化装置10
およびパック回路14の構成を示す図である。図3は、
圧縮符号化装置10の処理を説明する図であって、
(A)はフレームに含まれるマクロブロックの構成を示
し、(B)は生成されるIフレームデータおよびBフレ
ームデータを示し、(C)は(B)に示したIフレーム
データおよびBフレームデータを拡大して示し、(D)
は(B),(C)に示したIフレームデータおよびBフ
レームデータから構成されるピクチャーグループGOP
を示す。図4は、記録用フレームの構成を示す図であっ
て、(A)は記録用フレームの構成を示し、(B)は記
録用フレームを構成する記録単位(同期ブロック)の構
成を示す図である。
【0024】図2に示すように、圧縮符号化装置10
は、動き補償回路(MEP)102、、離散コサイン変
換回路(DCT回路)104および可変長符号化回路
(VLC)106から構成される。これらの構成部分に
より、圧縮符号化装置10は、外部から、例えば、コン
ポーネント信号にそれぞれ対応するデータ(輝度データ
Y,色差データCr ,Cb)として入力される映像デー
タVIの2つのフレームの一方をIフレームデータに、
他方をBフレームデータに圧縮符号化する。
【0025】動き補償回路102は、上記2つのフレー
ムそれそれを、図3(A)に示すように、輝度データY
および色差データCr ,Cb それぞれに対応する16×
16のマクロブロックに分割し、上記2つのフレームの
内の他方について、時間的に直前および直後のフレーム
との間でマクロブロック単位で動き補償処理を行い、検
出した動きベクトルを動き補償回路102に対して出力
する。
【0026】DCT回路104は、動き補償回路102
から入力される、それぞれ時間領域の上記2つのフレー
ムの内の一方の映像データに含まれるマクロブロックそ
れぞれと、他方のフレームに含まれるマクロブロックそ
れぞれについて検出された動きベクトルとを離散コサイ
ン変換(DCT)により周波数領域のデータに変換し、
さらに所定の量子化きざみで量子化し、それぞれ上記2
つのフレームに含まれるマクロブロックそれぞれに対応
するIフレームデータおよびBフレームデータを生成
し、直流成分および低い周波数の成分から順に可変長符
号化回路106に対して出力する。
【0027】なお、実際には、図3(A)に示すよう
に、DCT回路104は、輝度データYに対応する16
×16画素のマクロブロックをさらに4個の8×8画素
から構成されるブロックに分割し、色差データCr ,C
b に対応する16×16画素のマクロブロックを、それ
ぞれ2個の8×8画素のブロックに分割し、分割後のブ
ロック単位にDCT処理を行う。
【0028】また、DCT回路104は、図3(B),
(C)に示すように、映像の動きが大きくてBフレーム
データのデータ量が多くなる場合にはIフレームデータ
に対する量子化きざみを大きくしてIフレームデータを
少なくし、反対に、映像の動きが大きい場合には、Iフ
レームデータに対する量子化きざみを小さくしてIフレ
ームデータの量を増やし、いずれのピクチャーグループ
GOPのデータ量も同程度になるように量子化処理を行
う。このような量子化処理を行うことにより、DCT回
路104は、各ピクチャーグループGOPのデータ量を
記録用フレームが収容可能なデータ量以下とし、また、
各ピクチャーグループGOPのデータ量を平均化する。
【0029】可変長符号化回路106は、DCT回路1
04から入力されるデータを可変長符号化し、図3
(B)〜(D)に示すように、1フレームがそれぞれ1
440個または1710個のマクロブロックから構成さ
れる上記2フレーム分の映像データから、それぞれ1つ
のIフレームデータと1つのBフレームデータとから構
成されるピクチャーグループGOP(Group Of Picture
s )を、同期信号SGOPの1周期ごとに1つずつ含む
圧縮映像データREDとしてパック回路14に対して出
力する。なお、可変長符号化回路106は、Iフレーム
データおよびBフレームデータの最後に、これらの終了
を示す終了識別子EOBを付加する。
【0030】また、図2に示すように、パック回路14
はデータ長検出回路140、メモリ書き込み制御回路1
42、アドレス発生回路144,146、残りデータ長
計算回路148、サブメモリ書き込み制御回路150、
サブメモリ書き込み制御回路152およびサブメモリ1
54から構成される。これらの構成部分により、パック
回路14は、映像データVIに同期した同期信号SFに
同期して動作し、圧縮符号化装置10から入力されたI
フレームデータおよびBフレームデータ、および、音声
データAIを図4(A)に示す、PAL方式においては
36個、NTSC方式においては30個の記録用フレー
ムに配列する。ただし、説明の明瞭化のために、以下、
音声データAIに係る処理を省略して記述する。
【0031】なお、この記録用フレームは、図4(B)
に示す記録単位(同期ブロック)1440個(または1
710個)から構成されており、この同期ブロックそれ
ぞれにおいて、先頭2バイトには同期符号SYNCが配
列され、続く4バイトには識別符号IDが配列され、続
く108バイトには圧縮符号化装置10により生成され
たピクチャーグループGOPまたは外符号エンコーダ1
22により生成される外符号が配列され、最後の12バ
イトには内符号エンコーダ128により生成される内符
号が配列される。
【0032】同期ブロックは、それぞれ映像データのフ
レームのマクロブロックそれぞれ、および、これらのマ
クロブロックから生成されたピクチャーグループGOP
それぞれに対応しており、先頭から1440個(NTS
C方式の場合)または1710個(PAL方式の場合)
までには、対応するマクロブロックそれぞれから生成さ
れたIフレームデータ(Iフレームデータのデータ長が
108バイト以上ある場合には、先頭から108バイト
目まで)が配列され、残りの部分にはIフレームデータ
の109バイト目以降の部分とBフレームのデータとが
配列される。なお、この記録用フレームにおけるIフレ
ームデータおよびBフレームデータの配列については、
図5を参照して後述する。
【0033】図5は、図1および図2に示したパック回
路14により記録用フレームに配列されたIフレームデ
ータおよびBフレームデータを説明する図である。な
お、図5においては、図示および説明の簡略化のため
に、同期ブロック数が8の場合について示してある。以
上述べたパック回路14によるピクチャーグループGO
Pの記録用フレームへの配列は、図5(A)に示すIフ
レームデータおよびBフレームデータを、図5(B)
示すように記録用フレームに詰め込むことに相当する。
【0034】つまり、以上述べた動作により、パック回
路14は、Iフレームデータ(Iフレームデータが10
9バイト以上である場合には先頭から108バイト目ま
で)を、対応する同期ブロックに配列し、オーバーフロ
ーデータ(データ長109バイト以上のIフレームデー
タの109バイト目以降)をIフレームデータを配列し
た後の空き領域の先頭から順に配列し、さらに、これら
のデータを配列した後の空き領域の先頭から順にBフレ
ームデータを配列する。
【0035】また、図5(C)に示すように、上述のパ
ック回路14の動作によりIフレームデータが配列され
た同期ブロックの先頭には、マクロブロック(図3
(A))それぞれから生成されたIフレームデータの直
流成分(DC)および低周波成分(AC1,AC2,
…)から順に配列されることになる。従って、再生の際
には、途中でデータ誤りが発生した場合であっても、各
同期ブロックそれぞれを先頭から読み出すことにより、
映像の再生に重要なIフレームデータの直流成分および
低周波成分を得ることができる。
【0036】外符号エンコーダ122(図1)は、同期
信号SFに同期して動作し、主メモリ16に記憶された
記録用フレームに、図4(A)に示す誤り訂正用の外符
号を付加する。FIFO回路124は、同期信号SFに
同期して主メモリ16に記憶された記録用フレームを読
み出してバッファリングし、FIFO回路126に対し
て出力する。
【0037】FIFO回路126は、FIFO回路12
4から入力された記録用フレームをバッファリングし
て、ビデオテープ40へのデータの書き込みに用いられ
る同期信号RFに同期して内符号エンコーダ128に対
して出力する。内符号エンコーダ128は、同期信号R
Fに同期して動作し、図3(A)に示す誤り訂正用の内
符号を生成して記録用フレームに付加し、記録用フレー
ムを完成させ、記録ヘッドを介してビデオテープ40に
記録する。
【0038】ビデオテープ40に記録された記録用フレ
ームは、再生ヘッドを介して読み出され、内符号デコー
ダ20に入力される。内符号デコーダ20は、図3
(A)に示す内符号を用いて同期ブロックそれぞれに対
して誤り訂正を行い、ECCデコーダ22に対して出力
する。トラッキング回路220は、メモリ回路222を
用いて、再生ヘッドが正しくビデオテープ40上のトラ
ックをトレースするように制御する。
【0039】外符号デコーダ224は、図3(A)に示
す外符号を用いて記録用フレームに配列されたピクチャ
ーグループGOPのIフレームデータおよびBフレーム
データに対して誤り訂正を行い、ジョグメモリ制御回路
226に対して出力する。ジョグメモリ制御回路226
は、外符号デコーダ224から入力されたIフレームデ
ータおよびBフレームデータをメモリ24に記憶し、外
部からの指示に応じて読み出し、いわゆるジョグシャト
ル等の特殊再生に係る処理を行い、デパック回路30に
対して出力する。
【0040】図6は、図1に示したデパック回路30の
構成を示す図である。ただし、図6においては、図示の
簡略化のためにデパック回路30とメモリ24との間の
ジョグメモリ制御回路226を省略してある。図6に示
すように、デパック回路30は、データ長エラー検出回
路300、アドレス発生回路302、読み出し制御回路
304、出力バッファ回路306および出力制御回路3
08から構成され、図5(B)に示したように記録用フ
レームに配列されたIフレームデータおよびBフレーム
データを再生して伸長復号装置26に対して出力する。
【0041】伸長復号装置26は、デパック回路30か
ら入力されたIフレームデータおよびBフレームデータ
に対して、圧縮符号化装置10に対応する処理、つま
り、可変長符号化回路106に対応する可変長復号処
理、DCT回路104に対応する離散コサイン逆変換
(IDCT)処理、および、動き補償回路102に対応
するBフレームデータに対する動き補償処理を行って、
元の映像データVIに対応する映像データVOおよび音
声データAOを生成し、出力する。
【0042】以下、VTR装置1の動作を説明する。圧
縮符号化装置10に入力された映像データVIは、圧縮
符号化装置10により2フレームずつ、マクロブロック
ごとにIフレームデータおよびBフレームデータに圧縮
符号化され、ECCエンコーダ12に対して出力され
る。ECCエンコーダ12は、圧縮符号化装置10から
入力されたIフレームデータおよびBフレームデータ
を、それぞれ図5(B)に示したように記録用フレーム
に配列し、さらに外符号および内符号を付加して、図4
(A)に示した記録用フレームを完成し、ビデオテープ
40に記録する。
【0043】内符号デコーダ20は、ビデオテープ40
に記録された記録用フレームに含まれるIデータおよび
Bデータを、記録用フレームに含まれる内符号を用いて
誤り訂正し、ECCデコーダ22に対して出力する。E
CCデコーダ22は、外符号を用いてIフレームデータ
およびBデータを誤り訂正する。
【0044】さらに、デパック回路30は、同期ブロッ
クに配列可能なデータ長(108バイト)以下のIフレ
ームをそのまま取り出し、また、109バイト以上のI
フレームの先頭から108バイト目までの部分それぞれ
に、これらに対応するIフレームの109バイト目以降
の部分それぞれを付加して元のIフレームデータを再生
し、また、Bフレームデータを取り出して分離し、図3
(B)に示した元のピクチャーグループGOPのマクロ
ブロックの配列に戻して伸長復号装置26に対して出力
する。
【0045】以上説明したように、本発明に係るVTR
装置1によれば、常に、記録用フレームを構成する同期
ブロックの先頭から再生時に重要なIフレームデータの
直流成分および低周波成分を読みだすことができる。従
って、伝送用フレームに含まれるIフレームデータにお
いて、内符号デコーダ20および外符号デコーダ224
による訂正が不可能なデータ誤りが生じても、その部分
から同じ同期ブロックの最後のデータまでが失われるの
みである。つまり、データ誤りが生じてもIフレームデ
ータの低周波部分は失われず、また、それ以降の同期ブ
ロックより優先されるマクロブロックの高周波成分(1
つの同期ブロックに納まらない部分)とBフレームデー
タとは失われない。
【0046】また、映像の再生のために、Bフレームデ
ータより重要なIフレームデータを、Bフレームデータ
に優先して救済することができるので、上述のようなデ
ータ誤りが生じた場合でも、再生後の映像に与える影響
を少なく済ますことができる。また、ECCデコーダ2
2において、ジョグメモリ制御回路226およびメモリ
24を用いた、いわゆるジャクシャトルと呼ばれる変速
再生を行う場合には、記録用フレームに含まれる同期ブ
ロックそれぞれの前方の一部がのみがビデオテープ40
から再生されるが、この場合にも常にIフレームの直流
成分および低周波側の成分が再生され、失われるのは比
較的、映像再生の際に欠落しても影響が少ないBデータ
のみなので、変速再生時の再生映像の品質が向上する。
【0047】また、変速再生時に各同期ブロックの先頭
から終了識別子EOBまで、または、各ブロックの最後
まで読み出すことにより、Iフレームの直流成分および
低周波成分を取り出せるので、変速再生処理が容易にな
る。また、以上のような効果を奏するにもかかわらず、
本発明を実現するために、付加すべきハードウェア量が
少ない。
【0048】なお、図5(B)に示したように記録用フ
レームを用いるほか、例えば、記録用フレームにIフレ
ームデータおよびBフレームデータを書き込む際のクロ
ックとして、図5(B)に示したように記録用フレーム
を用いる場合の同期信号の1/N(Nは2以上の整数)
の周波数の同期信号を用い、記録用フレームの同期ブロ
ックをそれぞれをN個に分割して用いてもよい。この場
合には、同期ブロックの所定の位置からデパックを行う
ことにより、IフレームデータあるいはBフレームデー
タの直流成分および低周波成分を取り出すことができ
る。
【0049】なお、図7に、1つの同期ブロックに1つ
のIフレームを対応させる場合のマクロブロックの切り
出しの例を示す。図7(A),(B)に示すように、1
6×16画素のマクロブロックを1フレームから45×
32個(1440個;NTSC方式の場合)または45
×38個(1710個;PAL方式の場合)切り出し
て、図4に示した同期ブロックそれぞれに1対1に対応
させる。1440:1710≒10:12の関係になる
ので、この比率はそのままビデオテープ40上のデータ
量の比率となる。
【0050】従って、VTR装置1において、ビデオテ
ープ40のトラック1本につき1つの同期ブロックを対
応付けて記録し、NTSC方式の場合10本のトラック
を1組に扱って処理を行い、PAL方式の場合には12
本のトラックを1組にして扱うことにより、VTR装置
1の機械部分およびビデオテープ40の記録フォーマッ
トを変更することなく、同一の装置を用いてこれら2方
式のデータに係るジョグシャトル再生等の処理が可能と
なる。
【0051】
【実施例2】以下、本発明の第2の実施例を説明する。
第2の実施例は、図1に示したVTR装置1において、
パック回路14およびデパック回路30の動作を改良
し、ビデオテープ40からデータを再生する際に、記録
用フレームにデータ誤りが発生した場合であっても、I
フレームデータの直流成分および低い周波数成分だけで
なく、Bフレームデータの直流成分および低い周波数成
分も救済可能としたものである。
【0052】図8は、第2の実施例における、図1およ
び図2に示したパック回路14の動作を説明する図であ
る。図8(E)に示すように、第2の実施例において、
パック回路14は、第1の実施例において図5(B)に
示した記録用フレームを、Iフレーム用の領域とBフレ
ーム用の領域に分けて用い、これらの領域それぞれに、
IフレームデータおよびBフレームデータを第1の実施
例と同様な方法でパックする。
【0053】以下、第2の実施例におけるパック回路1
4の動作を説明する。まず、パック回路14は、図8
(A)に示すIフレームデータの内、データ長が図8
(E)に示すIフレーム用領域のデータ長a以下のもの
(図8(A)に示すI1,I3〜I6,I8)、およ
び、データ長がデータ長a以上のもの(図8(A)に示
すI2,I7)の先頭からデータ長aまでの部分を、そ
れぞれ対応する同期ブロックのIフレーム用領域の先頭
から配列する(図8(E)に示すI0−0〜I8−0;
処理1)。
【0054】次に、パック回路14は、データ長がデー
タ長a以上のIフレームデータ(図8(A)に示すI
2,I7)のデータ長a以降の部分(オーバーフローデ
ータ)を、上記処理1の終了後のIフレーム用領域の空
き領域の先頭から順に配列する(図8(E)に示すI2
−1,I2−2,I7−1〜I7−3);処理2)。
【0055】さらに、パック回路14は、Bフレームデ
ータについて、処理1および処理2に対応する処理を行
う。まず、パック回路14は、図8(B)に示すBフレ
ームデータの内、データ長が図8(E)に示すBフレー
ム用領域のデータ長b以下のもの(図8(A)に示すB
1〜B3,B6,B7)、および、データ長がデータ長
b以上のもの(図8(A)に示すB4,B5,B8)の
先頭からデータ長bまでの部分を、それぞれ対応する同
期ブロックのBフレーム用領域の先頭から配列する(図
8(E)に示すB0−0〜B7−0;処理1’)。
【0056】次に、パック回路14は、データ長がデー
タ長b以上のBフレームデータ(図8(A)に示すB
4,B5)のデータ長b以降の部分(オーバーフローデ
ータ)を、上記処理1’の終了後のIフレーム領域およ
びBフレーム用領域の空き領域の先頭から順に配列する
(図8(E)に示すB4−1,,B5−1,B5−2,
B8−1〜B8−4);処理2’)。
【0057】以上述べたパック回路14の動作は、第1
の実施例におけるパック回路14の処理を、Iフレーム
用領域においてIフレームデータのみについて行い、B
フレーム用領域においてBフレームデータのみについて
繰り返し行うことにより実現することができる。図8
(E)に示したようにIフレーム用領域およびBフレー
ム用領域に配列された映像データは、ビデオテープ40
に記憶される。
【0058】以下、デパック回路30の動作を説明す
る。ビデオテープ40から再生された映像データは、図
8(E)に示した記録用フレームに配列されてデパック
回路30に入力される。
【0059】デパック回路30は、図8(E)に示した
同期フレームのIフレーム領域それぞれから、それぞれ
データ長がデータ長a以下のIフレームデータ、およ
び、データ長がデータ長a以上のIフレームデータの先
頭からデータ長aまでの部分を取り出す。さらにデパッ
ク回路30は、取り出したこれらのIフレームデータ
に、それぞれ対応するオーバーフローデータを付加し
て、図8(A)に示す元のIフレームデータを再生す
る。
【0060】デパック回路30は、Bフレーム用領域に
ついても、Iフレーム用領域と同様な処理を行ってBフ
レームデータを再生する。つまり、デパック回路30
は、図8(E)に示した同期フレームのBフレーム領域
それぞれから、それぞれデータ長がデータ長b以下のB
フレームデータ、および、データ長がデータ長b以上の
Bフレームデータの先頭からデータ長bまでの部分を取
り出す。さらにデパック回路30は、取り出したこれら
のBフレームデータに、それぞれ対応するオーバーフロ
ーデータを付加して、図8(B)に示す元のBフレーム
データを再生する。
【0061】以上のようにデパック回路30の処理を変
更することにより、図8(E)の用に記録用フレームに
配列された映像データから、元のIフレームデータおよ
びBフレームデータを再生することができる。以上述べ
たデパック回路30の動作は、第1の実施例におけるデ
パック回路30の処理を、Iフレーム用領域においてI
フレームデータのみについて行い、Bフレーム用領域お
よびIフレームデータを取り出した後のIフレーム用領
域の残りの部分においてBフレームデータのみについて
繰り返し行うことにより実現することができる。
【0062】伝送用フレームにデータ誤りが発生した際
に、図8(C)に示すIフレームデータとBフレームデ
ータとを単純に記録用フレームの先頭から配列する従来
の方法を用いた場合には、データ誤りが発生した位置以
降のデータが全て再生不能になる。また、図8(D)に
示す第1の実施例において説明した方法によりIフレー
ムデータとBフレームデータとを配列する方法を用いた
場合には、Iフレームデータの所定の部分のみを救済可
能である。
【0063】これらの方法を用いた場合に比べ、第2の
実施例に示した方法でIフレームデータおよびBフレー
ムデータを配列すると、それぞれ同期ブロックの所定の
位置からデータを読み出すことにより、Iフレームデー
タの所定の部分とBフレームデータの直流成分および低
い周波数の成分を救済することができる。従って、第2
の実施例に示した方法でIフレームデータおよびBフレ
ームデータを配列すると、第1の実施例に示した方法と
同様な効果が得られる上に、伝送用フレームにデータ誤
りが発生した際に、第1の実施例に示した方法で映像デ
ータを記録した場合よりも、さらに再生後の映像の品質
が高くなる。
【0064】なお、記録用フレームにおけるIフレーム
用領域のデータ長aとBフレーム用領域のデータ長b
は、例えば、通常の画像データをIフレームデータおよ
びBフレームデータに圧縮符号化する際の平均的なデー
タ量の比から求めることができる。平均的なデータ量か
らデータ長a,bを求めた場合には、ピクチャーグルー
プGOPそれぞれの実際のIフレームデータおよびBフ
レームデータを、Iフレーム用領域およびBフレーム用
領域にそれぞれ収容することができない場合がある。し
かし、図8(E)に示すように、Iフレーム用領域を大
きめにとり、Iフレーム用領域の残りの領域を用いてB
フレームデータの剰余を配列することができるので問題
は生じない。また、データ長a,bは、必ずしも固定長
でなくともよく、ピクチャーグループGOPごとにIフ
レームデータおよびBフレームデータのデータ量の比を
算出し、このデータ量の比に基づいてピクチャーグルー
プごとに定めてもよい。
【0065】
【実施例3】以下、本発明の第3の実施例を説明する。
第3の実施例は、ピクチャーグループGOPが、さらに
多くの数のIフレームデータ、Bフレームデータおよび
前方予測符号化データ(Pフレームデータ)から構成さ
れている場合に対応して第2の実施例に示したパック回
路14およびデパック回路30の動作を改良したもので
ある。以下、第3の実施例におけるパック回路14の動
作を説明する。図9は、第3の実施例における、図1お
よび図2に示したパック回路14の動作を説明する図で
ある。なお、図9においては、図示および説明の簡略化
のために、同期ブロックが5個の場合について示してあ
る。
【0066】図9(A),(B)に示すように、第3の
実施例においては、ピクチャーグループGOPは、Iフ
レームデータ、3つのBフレームデータ(B,B’,
B”)およびPフレームデータの5種類から構成され、
これら5種類のデータそれぞれは、図9(C)に示すよ
うに、記録用フレームを分割した5つの領域それぞれ
に、第2の実施例に示した方法で配列される。
【0067】まず、パック回路14は、図9(A)に示
すIフレームデータの内、データ長が図9(C)に示す
Iフレーム用領域のデータ長a以下のもの(図9(A)
に示すI2,I3,I5)、および、データ長がデータ
長a以上のもの(図9(A)に示すI1,I4)の先頭
からデータ長aまでの部分を、それぞれ対応する同期ブ
ロックのIフレーム用領域の先頭から配列する(図9
(E)に示すI0−0〜I5−0)。
【0068】次に、パック回路14は、図9(B)に示
すBフレームデータ(B’,B,B”)およびPフレー
ムデータの内、データ長が図9(C)にそれぞれ示すB
フレーム用領域のデータ長b’,b,b”およびPフレ
ーム領域のデータ長c以下のもの(図9(B)に示す
B’1,B’3〜B’5,B2〜B4,B”1,B”3
〜B”5,P1,P3,P5)、および、データ長がデ
ータ長b’,b,b”,c以上のもの(図9(B)に示
すB’2,B1,B5,B”2,P2,P4)の先頭か
らデータ長b’,b,b”,cそれぞれまでの部分を、
それぞれ対応する同期ブロックの3個のBフレーム用領
域およびPフレーム領域それぞれの先頭から配列する
(図9(C)に示すB1’−0〜P1−0)。
【0069】次に、パック回路14は、図9(A),
(B)に示すIフレームデータ、3種類のBフレームデ
ータおよびPフレームデータのオーバーフローデータ
(I1−1〜I1−5,I4−1〜I4−5,B’2−
1,B’2−1,B1−1,B1−2,B5−1,B”
2−1,P2−1,P4−1)を、Iフレーム用領域、
3個のBフレーム用領域およびPフレーム領域の空き領
域の先頭から順に、図9(C)に示すように配列する。
【0070】以上述べたパック回路14の処理は、第1
の実施例におけるパック回路14の処理を、Iフレーム
用領域、3個のBフレーム用領域、Pフレーム用領域に
おいて、Iフレームデータ、3種類のBフレームデータ
およびPフレームデータについて行い、これら5個の領
域の空き領域において、これら5個のデータのオーバー
フローデータについて行うことにより実現可能である。
図9(C)に示したようにIフレーム用領域、3個のB
フレーム用領域およびPフレーム領域に配列された映像
データはビデオテープ40に記憶される。
【0071】以下、デパック回路30の動作を説明す
る。ビデオテープ40から再生された映像データは、図
9(C)に示した記録用フレームに配列されてデパック
回路30に入力される。
【0072】デパック回路30は、図9(C)に示した
同期フレームのIフレーム領域、3種類のBフレーム領
域およびPフレーム領域それぞれから、それぞれデータ
長がデータ長a以下のIフレームデータとデータ長がデ
ータ長a以上のIフレームデータの先頭からデータ長a
までの部分、それぞれデータ長がデータ長b’,b,
b”以下のBフレームデータとデータ長がデータ長
b’,b,b”以上のIフレームデータの先頭からデー
タ長b’,b,b”までの部分、および、データ長がデ
ータ長c以下のPフレームデータとデータ長がデータ長
c以上のPフレームデータの先頭からデータ長cまでの
部分を取り出す。
【0073】さらにデパック回路30は、取り出したこ
れらのIフレームデータ、3種類のBフレームデータお
よびPフレームに、それぞれ対応するオーバーフローデ
ータを付加して、図9(A),(B)に示す元のIフレ
ームデータ、3種類のBフレームデータおよびPフレー
ムデータを再生する。以上述べたデパック回路30の動
作は、第1の実施例におけるデパック回路30の処理
を、Iフレーム用領域、3個のBフレーム用領域および
Pフレーム領域それぞれにおいて、Iフレームデータ、
3種類のBフレームデータおよびPフレームデータそれ
ぞれについて繰り返して行い、これらのデータを取り出
した後の記録用フレームの残りの部分において、Iフレ
ームータ、3種類のBフレームデータおよびPフレーム
データそれぞれのオーバーフローデータについて行うこ
とにより実現することができる。
【0074】第3の実施例に示した方法でIフレームデ
ータ、3種類のBフレームデータおよびPフレームデー
タを配列すると、それぞれの先頭部分が既知であるため
に、この既知の位置からデータを読み出すことにより、
記録用フレームにデータ誤りが生じている場合であって
も、Iフレームデータ、3種類のBフレームデータおよ
びPレームデータそれぞれの直流成分および低い周波数
の成分を救済することができる。
【0075】このように、第3の実施例に示した方法に
よれば、第2の実施例に示した方法を、ピクチャーグル
ープGOPが2種類以上のデータから構成されている場
合にも適用することができる。従って、映像データが3
種類以上のデータから構成されていても、映像データを
含む伝送用フレームにデータ誤りが発生した際に、第1
の実施例に示した方法で映像データを記録した場合より
も、さらに再生後の映像の品質を高くすることができ
る。なお、第3の実施例に示した方法についても、第2
の実施例に示した方法と同様な変形が可能である。
【0076】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る符号
化方法とその装置および復号化方法とその装置によれ
ば、圧縮符号化後の映像データの途中にデータ誤りが発
生しても、圧縮符号化後の映像データの低い周波数成分
の多くを救済することができる。また、本発明に係る
号化方法とその装置および復号化方法とその装置によれ
ば、圧縮符号化後の映像データの途中にデータ誤りが発
生した場合に、インターフレームデータに優先して、映
像の再生のためにより必要性が高いイントラフレームデ
ータを救済することができる。
【0077】また、本発明に係る符号化方法とその装置
および復号化方法とその装置によれば、圧縮符号化後の
映像データにデータ誤りが発生しても、より高品質な再
生映像を得ることができる。また、本発明に係る符号化
方法とその装置および復号化方法とその装置によれば、
いわゆるジョグシャトル再生等の変速再生を行っても高
品質な再生映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るVTR装置の構成を示す
図である。
【図2】図1に示した圧縮符号化装置およびパック回路
の構成を示す図である。
【図3】図3に示した圧縮符号化装置の処理を説明する
図である。
【図4】記録用フレームの構成を示す図である。
【図5】図1および図2に示したパック回路により記録
用フレームに配列されたIフレームデータおよびBフレ
ームデータを説明する図である。
【図6】図1に示したデパック回路の構成を示す図であ
る。
【図7】1つの同期ブロックに1つのIフレームを対応
させる場合のマクロブロックの切り出しの例を示す。
【図8】第2の実施例における図1および図2に示した
パック回路の動作を説明する図である。
【図9】第3の実施例における図1および図2に示した
パック回路の動作を説明する図である。
【図10】従来のデータ再生方法を用いて、Iフレーム
データを記録用フレームに配列する方法を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…VTR装置、10…圧縮符号化装置、102…動き
補償回路、104…DCT回路、106…可変長符号化
回路、12…ECCエンコーダ、122…外符号エンコ
ーダ、124,126…FIFO回路、128…内符号
エンコーダ、14…データ長検出回路、142…メモリ
書き込み制御回路、144,146…アドレス発生回
路、148…残りデータ長計算回路、150…サブメモ
リ書き込み制御回路、154…サブメモリ、16…主メ
モリ、20…内符号デコーダ、22…ECCデコーダ、
220…トラッキング回路、222…メモリ回路、22
4…外符号デコーダ、226…外符号デコーダ、24…
メモリ、30…デパック回路、300…データ長エラー
検出回路、302…アドレス発生回路、304…読み出
し制御回路、306…出力バッファ回路、308…出力
制御回路、26…伸長復号装置、28…フレームメモリ

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像データを符号化する符号化装置におい
    て、 上記映像データを、イントラフレームまたはインターフ
    レームで符号化する符号化手段と、 上記イントラフレームとして符号化されたイントラピク
    チャと、上記インターフレームとして符号化されたイン
    ターピクチャを、所定の固定長となるようにパッキング
    する際に、上記イントラピクチャを上記インターピクチ
    ャに対して優先的にパッキングするとともに、上記イン
    ターピクチャのパッキング位置を当該インターピクチャ
    の先頭位置が同定できるように上記インターピクチャを
    パッキングするパッキング手段とを備えたことを特徴と
    する符号化装置。
  2. 【請求項2】上記イントラピクチャのパッキング領域
    と、前記インターピクチャのパッキング領域とは区別さ
    れており、 上記パッキング手段は、 上記イントラピクチャについて、第1の長さ以内のイン
    トラピクチャについて順次、上記イントラピクチャパッ
    キング領域に格納し、上記第1の長さ以上のイントラピ
    クチャについて上記イントラピクチャパッキング領域の
    空き領域にパッキングし、 上記インターピクチャについて、第2の長さ以内のイン
    ターピクチャについて順次、上記インターピクチャパッ
    キング領域に格納し、上記第2の長さ以上のインターピ
    クチャについて上記インターピクチャパッキング領域の
    空き領域にパッキングする、 請求項1記載の符号化装置。
  3. 【請求項3】上記第1の長さおよび第2の長さは、上記
    映像データをイントラピクチャとインターピクチャに圧
    縮符号化したときのデータ量から決定する、 請求項2記載の符号化装置。
  4. 【請求項4】上記パッキングされたデータに、外符号お
    よび内符号を付す外符号・内符号付加手段をさらに有す
    る、 請求項1記載の符号化装置。
  5. 【請求項5】上記符号化手段は、上記映像データを複数
    のブロックに分割し、上記ブロックそれぞれに含まれる
    所定数の時間領域の映像データを周波数領域のデータに
    変換し、低い周波数の成分から順に並べて可変長符号化
    し、前記所定数のフレームそれぞれおよび上記複数のブ
    ロックそれぞれに対応する圧縮映像データを生成する、 請求項1記載の符号化装置。
  6. 【請求項6】映像データを符号化する符号化方法におい
    て、 上記映像データを、イントラフレームまたはインターフ
    レームで符号化する段階と、 上記イントラフレームとして符号化されたイントラピク
    チャと、上記インターフレームとして符号化されたイン
    ターピクチャを、所定の固定長となるようにパッキング
    する際に、上記イントラピクチャを上記インターピクチ
    ャに対して優先的にパッキングするとともに、上記イン
    ターピクチャのパッキング位置を当該インターピクチャ
    の先頭位置が同定できるように上記インターピクチャを
    パッキングするパッキング段階とを備えたことを特徴と
    する符号化方法。
  7. 【請求項7】映像データがイントラフレームまたはイン
    ターフレームで符号化され、上記イントラフレームとし
    て符号化されたイントラピクチャと上記インターフレー
    ムとして符号化されたインターピクチャとが所定の固定
    長となるようにパッキングされた際に、上記イントラピ
    クチャを上記インターピクチャに対して優先的にパッキ
    ングされるとともに、上記インターピクチャのパッキン
    グ位置を当該インターピクチャの先頭位置が同定できる
    ように上記インターピクチャをパッキングされた符号化
    映像データを入力する手段と、 上記パッキング処理とは逆の処理で上記イントラピクチ
    ャと上記インターピクチャとをデパッキングする手段
    と、 上記デパッキングされたピクチャを上記符号化処理と逆
    の復号化処理を行う復号化手段と、 を備えたことを特徴とする復号化装置。
  8. 【請求項8】上記イントラピクチャのパッキング領域と
    前記インターピクチャのパッキング領域とは区別されて
    おり、 上記イントラピクチャのパッキング領域には第1の長さ
    以内のイントラピクチャが順次格納され、上記第1の長
    さ以上のイントラピクチャ部分が上記イントラピクチャ
    パッキング領域の空き領域にパッキングされており、 上記インターピクチャのパッキング領域には、第2の長
    さ以内のインターピクチャが順次格納され、上記第2の
    長さ以上のインターピクチャ部分が上記インターピクチ
    ャパッキング領域の空き領域にパッキングされており、 上記デパッキング手段は、上記イントラピクチャパッキ
    ング領域の格納状態および上記インターピクチャパッキ
    ング領域の格納状態に応じてデパッキング処理を行う、 請求項7記載の復号化装置。
  9. 【請求項9】上記デパッキングされたピクチャには外符
    号と内符号とが付加されており、 上記デパッキング手段によるデパッキング処理に先立っ
    て、上記内符号および外符号を復号する内符号・外符号
    復号手段をさらに有する、 請求項7記載の復号化装置。
  10. 【請求項10】映像データがイントラフレームまたはイ
    ンターフレームで符号化され、上記イントラフレームと
    して符号化されたイントラピクチャと上記インターフレ
    ームとして符号化されたインターピクチャとが所定の固
    定長となるようにパッキングされた際に、上記イントラ
    ピクチャを上記インターピクチャに対して優先的にパッ
    キングされるとともに、上記インターピクチャのパッキ
    ング位置を当該インターピクチャの先頭位置が同定でき
    るように上記インターピクチャをパッキングされた符号
    化映像データを入力する段階と、 上記パッキング処理とは逆の処理で上記イントラピクチ
    ャと上記インターピクチャとをデパッキングする段階
    と、 上記デパッキングされたピクチャを上記符号化処理と逆
    の復号化処理を行う復号化段階とを備えたことを特徴と
    する復号化方法。
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