JP4200541B2 - データ変換装置及び方法、信号記録再生装置、並びに再生装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮符号化データをフォーマット変換するデータ変換装置及び方法、信号記録再生装置、並びに再生装置及び方法に関し、特に、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換装置及び方法、並びにこのデータ変換機能を備えた信号記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、ディジタル映像信号を記録媒体に記録したり伝送したりするためのフォーマットが何種類か提供されている。一般に、ディジタル映像信号は、データ量が極めて多いため、これを記録媒体に長時間記録したい場合等には、ビデオ信号を圧縮符号化することが必要とされる。この圧縮符号化方式の代表的な一つとして、いわゆるＭＰＥＧ方式が知られている。このＭＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group） 方式とは、ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ１１にて議論され、標準案として提案されたものであり、動き補償予測符号化と離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）符号化とを組み合わせたハイブリッド方式である。このＭＰＥＧ方式では、まずビデオ信号のフレーム間の差分を取ることにより時間軸方向の冗長度を落とし、その後、離散コサイン変換を用いて空間軸方向の冗長度を落とし、このようにしてビデオ信号を能率良く符号化する。
【０００３】
ところで、記録媒体として磁気テープ等のテープ状媒体を用いるビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の場合には、回転ヘッドを用い、テープ走行方向に対して斜めに傾斜したトラック、いわゆるヘリカルトラックを形成するような記録がなされるのが一般的である。このようなヘリカルトラックが記録形成されたテープ状記録媒体を、２倍速や３倍速あるいはサーチ等のさらに高速のテープ走行速度で高速再生する場合には、回転ヘッドのテープ上での軌跡の角度が記録トラックの傾き角度とは異なってくるため、ヘリカルトラックにそれぞれ記録された信号の全てを再生することができなくなる。すなわち、高速再生時には各ヘリカルトラックの一部を走査（トレース）するような再生が行われる。
【０００４】
上記ＭＰＥＧ方式をそのままテープ状記録媒体の圧縮符号化方式に用い、上述したようなサーチ等の高速再生を行った場合には、各ヘリカルトラックのそれぞれ一部をトレースして再生されたデータを有効に利用して高品質の再生画像を得ることが困難である。
【０００５】
このため、上記ＭＰＥＧ方式をそのままテープ状記録媒体の圧縮符号化方式に用いるよりは、高速再生時にもある程度有効な画像再生が行えるような圧縮符号化方式を用いる方が好ましい。
【０００６】
この点を考慮して、本件出願人は、先に、マクロブロックを単位として、マクロブロック内の全ＤＣＴブロックの各ＤＣ係数をまとめ、また全ＤＣＴブロックの各ＡＣ係数の低次成分から高次成分までをそれぞれの次数毎にまとめて順次配列することにより、サーチ等の高速再生時に、マクロブロック内の画像再生に重要な全てのＤＣ係数及び低次のＡＣ係数が拾えるようにした圧縮符号化方式の記録フォーマットを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなフォーマットは、例えば放送業務用ＶＴＲ等に特化したものであり、他の機器とのデータ伝送を考慮する場合には、上記ＭＰＥＧ規格のような世界的な標準のフォーマットの符号化データを用いる方が好ましい。
【０００８】
しかしながら、上記ＶＴＲでの記録等に最適化がなされたフォーマットの符号化データを、非圧縮の元のビデオデータにまで復号して、上記ＭＰＥＧ等の標準的なフォーマットによる圧縮符号化を施すことが考えられるが、回路構成や処理量が大きなものとなる。
【０００９】
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、上述のように、ＶＴＲへの記録再生に最適化されたようなフォーマットの符号化データからＭＰＥＧのような標準的なフォーマットの符号化データへの変換が、小さな回路構成でかる少ない処理量で実現できるようなデータ変換装置及び方法、並びに信号記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換装置であって、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段とを有し、上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により、上記直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
また、本発明は、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換方法であって、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号工程と、この復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程と、この変換工程により得られた直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化工程とを有し、上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化工程により、直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記直交変換は離散余弦変換（ＤＣＴ）、上記直交変換ブロックはＤＣＴブロック、上記ブロック集合体はマクロブロックとすることが挙げられる。また、上記復号手段は可変長復号手段とし、上記符号化手段は可変長符号化手段とすることが挙げられる。
【００１２】
また、本発明は、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを記録媒体に対して記録し再生する信号記録再生装置において、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記記録媒体から再生された上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて、直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置される第１のフォーマットの係数配列順序に変換する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段とを有し、上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段によりピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
【００１３】
直交変換係数を得るまで部分的に復号し、逆直交変換を施さずに、直交変換係数を並べ替えた後、上記部分的な復号に対応する部分的な符号化を施すだけで、第２の符号化データから第１の符号化データへの変換が行える。
また、本発明は、記録媒体に記録された符号化データを再生する再生装置において、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生手段と、上記再生手段により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号手段と、上記復号手段により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段とを有し、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記復号手段は、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記変換手段は、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする。
さらに、本発明は、記録媒体に記録された符号化データを再生する再生方法において、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生工程と、上記再生工程により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号工程と、上記復号工程により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程とを有し、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態となるデータ変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
この図１のデータ変換装置は、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform ：離散余弦変換）等の直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック（例えばＤＣＴブロック）毎に直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体（例えばマクロブロック）毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行う。具体的には、上記第１のフォーマットとしては、いわゆるＭＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group） 規格、特にＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬ （4:2:2プロファイル＠メインレベル）の規格に従ったフォーマットが挙げられ、上記第２のフォーマットとしては、マクロブロック内で各ＤＣＴブロックの直流（ＤＣ）成分の係数がまとめられ、交流（ＡＣ）成分の低次から高次の順にまとめられて符号化されるようなフォーマットが挙げられる。
【００１６】
この図１に示すデータ変換装置において、入力端子１０には、上記第２のフォーマットの符号化データのデータストリームＤＳ2 が供給され、この第２のフォーマットの符号化データは、上記直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）を得るまで部分的に復号する復号手段としての可変長復号回路１１、及びヘッダ付加回路１４に送られる。入力データストリームである第２の符号化データは、ＤＣＴ係数が予め可変長符号化（ＶＬＣ：Variable Length Coding）されており、可変長復号回路１１では、この可変長符号化されているデータ部分を復号することにより、データの区切りを明確にし、データの並び替えが可能な出力信号Ｓ1 を変換回路１２に送っている。
【００１７】
変換回路１２では、上記第２のフォーマットと上記第１のフォーマットの相違点であるデータの並び等を修正すると共に、スタッフィング回路１５からの制御信号Ｓ5 が“１”のときには、ＤＣＴ係数の高次の（ＡＣ高次の）非ゼロ係数をゼロに置換して、出力信号Ｓ2 を出力する。
【００１８】
可変長符号化回路１３は、変換回路１２からの信号Ｓ2 を入力信号として、可変長符号化が必要なデータに対して、再度可変長符号化を施して、出力信号Ｓ3 を出力する。
【００１９】
ヘッダ付加回路１４は、上記第２のフォーマットの入力符号化データのデータストリームＤＳ2 から、予め入力データのタイミング等を検出し、上記第１のフォーマットである例えばＭＰＥＧ２で規定されている各種のヘッダ情報の準備をする。その後、可変長符号化回路１３からの信号Ｓ3 に上記準備したヘッダ情報を付加して出力信号Ｓ4 を出力する。
【００２０】
スタッフィング回路１５は、ヘッダ付加回路１４によりヘッダ付加された信号Ｓ4 を入力信号として、ＧＯＰ（グループオブピクチャ：Group Of Picture）単位でのデータ長を計算し、必要あればスタッフィングビット（“０”）を挿入し、ＧＯＰ単位での平滑化を図り、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ２）のデータストリームＤＳ1 を出力端子１６より出力する。ここで、ＧＯＰ単位でのデータ長が、設定データ長に対して超える（オーバーする）場合には、適宜、上記制御信号Ｓ5 に“１”を立てて、変換回路１２に送っている。これにより、ＤＣＴ係数の高次の非ゼロ係数をゼロに置換して可変長符号化の効率を上げることにより、簡易的なデータレート削減を行うことができる。
【００２１】
制御Ｉ／Ｆ（インターフェース）１７は、外部ＣＰＵとシステムコントローラインターフェース信号Ｓ6 により通信を行い、各回路１１〜１５に対して、それぞれの制御信号により、初期設定を行ったり、内部の動作状態を外部ＣＰＵに知らせたりする機能を持っている。
【００２２】
次に、上記第１のフォーマットの具体例としてのＭＰＥＧ規格、及び上記第２のフォーマットの具体例について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
図２は、上記第１のフォーマットの具体例としてのＭＰＥＧ規格、特に、ＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬ （4:2:2プロファイル・アト・メインレベル）の場合の階層構造を説明するための図である。
【００２４】
この図２の（ａ）に示すシーケンス（Sequence）層は、シーケンスヘッダコード（ＳＨＣ：sequence_header_code）、ヘッダ（header）部、拡張（extension）部に続いて、いくつかのＧＯＰ（グループオブピクチャ：Group Of Picture）が配され、また必要に応じて、ＳＨＣからＧＯＰまでの組が何組か配され、このシーケンスの終端にシーケンスエンドコード（ＳＥＣ：sequence_end_code） が配されて構成されている。
【００２５】
ＧＯＰは、図２の（ｂ）のＧＯＰ層に示すように、先頭にグループスタートコード（ＧＳＣ：group_start_code）が配され、ヘッダ部、拡張部に続いて、何枚かのピクチャ（Picture） が配されて構成されている。このピクチャとしては、フレーム内符号化画像（Ｉピクチャ：Intra Picture） 、順方向予測符号化画像（Ｐピクチャ：Predictive Picture）、双方向予測符号化画像（Ｂピクチャ：Bidirectionally Predictive Picture）が挙げられ、これらのＩ，Ｐ，Ｂピクチャが所定の順序に配列されてＧＯＰが構成されている。
【００２６】
ピクチャ（Picture） は、図２の（ｃ）の Picture層に示すように、ピクチャスタートコード（ＰＳＣ：picture_start_code）からヘッダ部、拡張ユーザデータ（extension user data） 部に続いて、いくつかのスライス（Slice） が配されて構成され、スライスは、図２の（ｄ）の Slice層に示すように、スライススタートコード（ＳＳＣ：slice_start_code）からヘッダ部に続いていくつかのマクロブロック（ＭＢ：macroblock）が配されて構成されている。
【００２７】
１つのマクロブロックＭＢは、図２の（ｅ）のＭＢ（Macroblock）層に示すように、アドレス（address） 、モード（mode）、量子化スケールコード（ｑｓｃ：quantizer_scale_code）、動きベクトル（ｍｖ：motion_vectors）、及びコードブロックパターン（ｃｂｐ：coded_block_pattern） に続いて、所定個数のブロック（block） が配置されている。このブロックは８×８画素のＤＣＴブロックがＤＣＴ（離散コサイン変換）演算されて得られた８×８個のＤＣＴ係数から成っており、１つのマクロブロックＭＢは、 4:2:2Ｐ＠ＭＬの場合、図３に示すように、４個の輝度信号ブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３と、それぞれ２個ずつの色差信号ブロックＣb０,Ｃb１，Ｃr０,Ｃr１との８個のＤＣＴブロックから構成されている。
【００２８】
ここで、１つのＤＣＴブロック内の８×８個のＤＣＴ係数は、左上にＤＣ（直流）成分が配置され、以下、図４の（ａ）に示すように、左上から右下に向かってＡＣ（交流）成分の低次（低周波）から高次（高周波）の順に配置されている。このブロック内のＤＣＴ係数を図４の（ａ）に示す順で取り出して可変長符号化に回す方法を、ジグザグスキャンという。ＭＰＥＧ２では、このジグザグスキャンの他に、図４の（ｂ）に示すようなオルタネートスキャンの方法が許されており、これらのジグザグスキャンとオルタネートスキャンのいずれかをピクチャ単位で切り換えて使用することができるようになっている。オルタネートスキャンの方法は、インターレース成分を効率よく拾うことができ、インターレース画像の符号化に適している。
【００２９】
これらのスキャン方法により１次元の係数列とされたＤＣＴ係数の具体例を図５の（ａ）及び（ｂ）に示す。すなわち、図５の（ａ）が、ジグザグスキャンによってＤＣＴブロック内の８×８個の２次元のＤＣＴ係数が１次元の係数列にされたものを示し、図５の（ｂ）が、同様にオルタネートスキャンによって１次元係数列にされたＤＣＴ係数を示している。
【００３０】
図２の（ｆ）は、各ＤＣＴブロック毎に１次元の配列とされたＤＣＴ係数列に対してハフマン符号化等の可変長符号化（エントロピ符号化ともいう）を施して得られた符号化データ列を示しており、rAC-1[y0] 等が符号化されたデータを示している。なお、可変長符号化では、０ラン長と絶対値（レベル）とに応じてコードrAC** が決定されるが、本発明の実施の形態とは関係がないため、説明を省略する。
【００３１】
以上がＭＰＥＧ規格、特にＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬの場合に相当する第１のフォーマットによる符号化データストリームの例であるが、これに対する第２のフォーマットとして、本件出願人が先に提案したフォーマットは、例えば図６に示すような階層構造となっている。
【００３２】
この図６に示す第２のフォーマットの具体例において、図６の（ａ）のシーケンス（Sequence）層を構成しているＧＯＰ列の１つのＧＯＰは、図６の（ｂ）のＧＯＰ層に示すように、Ｉピクチャ及びＢピクチャの２フレームから成っている。これは、ビデオテープレコーダに適用した場合の上記第２のフォーマットの具体例の場合であり、第２のフォーマット自体としては、Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャを含む３０フレームまでのＧＯＰが許されている。また、ビデオテープレコーダに適用する場合には、例えばＧＯＰ単位を一定長としてテープに記録するためにスタッフィング等が施されているが、本発明の実施の形態とは関係が少ないため、説明を省略する。
【００３３】
また、図６の（ｃ）のピクチャ（Picture） 層、及び図６の（ｄ）のスライス（Slice） 層は、図６の（ａ）のシーケンス層や（ｂ）のＧＯＰ層と共に、上述した図２のＭＰＥＧ規格に略々準じたものであるが、ヘッダ情報が付加されておらず、第２のフォーマットから第１のフォーマットに変換する際には各種ヘッダ情報を付加することが必要とされる。
【００３４】
次に、図６の（ｅ）のマクロブロックＭＢ（Macroblock）層は、各ＤＣＴ係数の並び順序が上記図２の（ｅ）のＭＰＥＧフォーマットの場合と異なっている。すなわち、図６の（ｆ）の符号化データにも示すように、上記図３の８個のＤＣＴブロックＹ０〜Ｃr１ の各ＤＣ（直流）成分のみを８個まとめて配置し、これに続いて、ＡＣ（交流）成分の低次（低周波）から高次（高周波）までについて各ＤＣＴブロックの対応する周波数のＤＣＴ係数を８個ずつまとめて順次配列するようにしている。これは、マクロブロックＭＢ内で、画像再生の際に重要度の高いＤＣ成分やＡＣの低周波成分が近接して配置されることになる。
【００３５】
ここで、このようなＤＣＴ係数の配列順序にすることの利点について、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００３６】
上述したような第１、第２のフォーマットの符号化データを、回転ヘッドを用いてビデオテープ上に斜めのヘリカルトラックとして記録し、これを高速再生した場合には、記録トラックであるヘリカルトラックの傾き角度に対してヘッド軌跡の傾き角度が異なることにより、ヘリカルトラックの一部しか再生できず、エラー訂正を施しても上記マクロブロックＭＢ内の一部のみが有効に再生され、残りがエラーとなる。
【００３７】
図７は、上記第１のフォーマットの具体例である上述したＭＰＥＧ２のフォーマットで記録されたビデオテープを高速再生した場合を示しており、図中の斜線部が訂正不能エラー領域を示している。図７の（ａ）はマクロブロック内のＤＣＴ係数の符号化データの１次元配列を示し、図７の（ｂ）は、これを復号して得られるＤＣＴ係数を、横軸が周波数成分、縦軸がＤＣＴブロックの２次元に配列したものを示している。この図７の（ｂ）の例では、輝度信号ＹのＤＣＴブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が有効で、色差信号のＤＣＴブロックＣb０，Ｃr０，Ｃb１，Ｃr１がエラーとなっており、色成分無しの映像が得られることになる。また、色差信号のＣb０ まで有効なときは異様な色が付き、輝度信号のＹ３もエラーとなるときはマクロブロック内の一部のＤＣＴブロックが欠けることになる。このような再生画像は見苦しいものであり、好ましくない。
【００３８】
これに対して、上記第２のフォーマットで記録されたビデオテープを高速再生した場合には、図８の（ａ）に示す１次元配列中の斜線部がエラーとなるが、図８の（ｂ）に示すように、マクロブロック内の全てのＤＣＴブロックについて、画像再生に重要なＤＣ成分やＡＣ低周波成分が有効となっており、ややぼけた画像となるものの、比較的良好な再生画像が得られる。なお、高速再生の際に、各マクロブロック毎のエラーの発生位置は変化するが、マクロブロック内でＤＣ成分及びＡＣの低周波成分が有効に得られないものについては、そのマクロブロックのデータを使用せず、過去のフレームの有効画像を表示するようにすればよく、表示画像としてはマクロブロック単位で部分的に更新されるようなものとなるが、見た目に違和感はない。
【００３９】
また、上記第２のフォーマットにおいては、上記図４や図５に示したジグザグスキャンとオルタネートスキャンとを、マクロブロックＭＢを単位として切り換えることができ、これによって画質の向上が図れるようになっている。
【００４０】
すなわち、動きの小さい画像やフレーム画像（順次走査画像）については、フレームＤＣＴとジグザグスキャンとを組み合わせて用い、動きの大きいインターレース画像については、フィールドＤＣＴとオルタネートスキャンとを組み合わせて用いるのが有利である。上記第２のフォーマットにおいては、これをマクロブロック単位で切り換えることで、より細かい調整が行え、画質が向上する。
【００４１】
これに対して、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ２）においては、上述したようにスキャンタイプをピクチャ内で統一しなければならない。すなわち、ＤＣＴタイプは、フィールドＤＣＴとフレームＤＣＴとをマクロブロック単位で切り換えることが許されているが、スキャンタイプは切り換えることが許されていない。
【００４２】
従って、上記図１の変換回路１２では、第２のフォーマットにおいてマクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、ＤＣＴ係数の並び替えを行って、第１のフォーマットに合わせている。
【００４３】
以上説明したような第１、第２のフォーマットの具体例について、第２のフォーマットの符号化データから第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）の符号化データに変換する場合の具体的な処理について、図９を参照しながら説明する。
【００４４】
図９の（ａ）は、上記第２のフォーマットの符号化データストリームにおいて、１つのマクロブロック内のＤＣＴ係数の符号化データの１次元配列を示し、上記図１の可変長復号回路１１では、このマクロブロック内の先頭の符号化データDC[Y0]を検出してデータの区切りを明確にする。この先頭の符号化データDC[Y0]より、可変長復号回路１１内のメモリに図９の（ｂ）の矢印に示すような順序で書き込みを行う。なお、この図９の（ｂ）では、可変長符号化により係数データがランと絶対値（レベル）との組にまとめられたものをメモリに展開する際に、例えば符号化ＡＣ係数データのAC-2とAC-3とが一挙に展開されることもあることを示している。可変長復号回路１１内のメモリに展開され可変長復号処理が施された係数データは、図９の（ｃ）の矢印に示すように、各ＤＣＴブロック毎に、ＤＣ（直流）成分からＡＣ（交流）成分の低周波から高周波までの順に読み出されることで、上述した第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）の係数配列順序に変換される。またこのとき、上述したスキャンタイプ（ジグザグスキャンとオルタネートスキャン）については、第２のフォーマットにおいてスキャンタイプがマクロブロック毎に切り換えられている場合には、ピクチャ内で同一のスキャンタイプとなるようにＤＣＴ係数の並び替えを行って、第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）に合致させるようにしている。これが上記図１の変換回路１２での処理に相当する。次に、図１の可変長符号化回路１３において可変長符号化され、図９の（ｄ）に示すような符号化されたＤＣＴ係数のデータとなる。これは、１次元的には、上記図２の（ｆ）の符号化データに相当する。
【００４５】
以上説明したようなデータ変換装置を、上記第２のフォーマットで記録を行う信号記録再生装置であるヘリカルスキャンタイプのビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に適用した具体例について、図１０を参照しながら説明する。
【００４６】
この図１０において、入力端子１１１には、ディジタルビデオ信号とディジタルオーディオ信号とが多重化されたシリアルデータ信号SDI Inがシリアルデータ入力回路１１２に供給されている。このシリアルデータ入力回路１１２では、入力信号SDI Inをシリアル信号からパラレル信号に変換し、変換したパラレル信号からビデオ信号とオーディオ信号とを分離して、ビデオ信号Video Inを第２フォーマットエンコーダ１１３に、オーディオ信号Audio Inを遅延回路１１４にそれぞれ送っている。また、シリアルデータ入力回路１１２は、入力信号SDI Inの位相基準である信号Input Syncをタイミング発生回路１４２に送っている。
【００４７】
タイミング発生回路１４２では、入力端子１４１からの外部基準信号REF Inから抽出した基準同期（Reference Sync）信号、又はシリアルデータ入力回路１１２からの信号Input Syncのいずれか指定された信号に同期して、ビデオテープレコーダで必要なタイミング信号をタイミングパルス（Timing Pulse）として各回路に出力する。
【００４８】
第２フォーマットエンコーダ１１３は、入力されたビデオ信号Video Inを、符号化によりデータ圧縮し、上述した第２のフォーマットのビデオ信号ＶF2としてＥＣＣ（エラー訂正符号）エンコーダ１１５に送っている。この具体例のビデオテープレコーダでは、オーディオ信号は非圧縮データとして扱っているため、遅延回路１１４は、入力されたオーディオ信号Audio Inを非圧縮データのまま、上記第２フォーマットエンコーダ１１３による処理時間分だけ遅延させたオーディオ信号ＡＵとして、ＥＣＣエンコーダ１１５に送っている。
【００４９】
ＥＣＣエンコーダ１１５は、圧縮されたビデオ信号ＶF2と非圧縮のオーディオ信号ＡＵとを入力信号として、誤り訂正符号化処理を施して記録データREC DATAとし、イコライザ１１６に送っている。イコライザ１１６では、入力された記録データREC DATAを記録ＲＦ信号REC RFに変換して、回転ドラム１１７の回転ヘッド（図示せず）に送っている。回転ドラム１１７（の記録ヘッド）は、テープ１２０に対して記録ＲＦ信号REC RFを斜めのヘリカルトラックに記録形成する。
【００５０】
再生時には、回転ドラム１１７（の再生ヘッド）がテープ１２０から再生ＲＦ信号PB RF を再生してイコライザ１１６に送る。イコライザ１１６は、入力された再生ＲＦ信号PB RF に対して位相等化処理を施し、再生データPB DATA をＥＣＣデコーダ１２１に送る。
【００５１】
ＥＣＣデコーダ１２１は、入力された再生データPB DATA に対して、誤り訂正復号処理を施して、圧縮符号化された上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢと、非圧縮の再生オーディオ信号AUPBとを出力する。再生ビデオ信号ＶF2ＰＢは、第２フォーマットデコーダ１２２、シリアルデータ出力回路１２６、及び上述したデータ変換装置に相当するデータ変換回路１３１に送られ、再生オーディオ信号AUPBは遅延回路１２３に送られる。
【００５２】
第２フォーマットデコーダ１２２は、入力された再生ビデオ信号ＶF2ＰＢを復号することにより非圧縮の元のビデオ信号を得て、出力ビデオ信号Video Out としてシリアルデータ出力回路１２６に送る。
【００５３】
遅延回路１２３は、入力された再生オーディオ信号AUPBについて、ビデオ信号とのタイミング調整をする分だけ遅延させるものである。それぞれのビデオ信号に合わせて遅延された出力信号AUDL1，AUDL2，AUDL3 を、シリアルデータ出力回路１２４，１２６，１３２にそれぞれ送っている。
【００５４】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたビデオ信号Video Out とオーディオ信号AUDL1 とを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号SDI Out として出力端子１２５より出力する。
【００５５】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたオーディオ信号AUDL2 と、ＥＣＣデコーダ１２１からの上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢとを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号として出力端子１２７より出力する。
【００５６】
データ変換回路１３１は、上述した図１に示すようなデータ変換装置が用いられ、入力された上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢを、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）のビデオ信号ＶF1に変換し、シリアルデータ出力回路１３２に送る。
【００５７】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたオーディオ信号AUDL3 と、上記データ変換された第１のフォーマットのビデオ信号ＶF1とを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号として出力端子１３３より出力する。この出力端子１３３からの出力信号は、標準のＭＰＥＧストリームのシリアルデータ信号であり、外部ＭＰＥＧ機器に送ることができる。
【００５８】
また、システムコントローラ１４４は、サーボ回路１４６とSY_SV 信号で互いに連携を取りながら、それぞれSY_IO 、SERVO_IO信号で各回路と通信することにより、このディジタルＶＴＲの最適制御を行っている。
【００５９】
次に、以上説明したような本発明の実施の形態により得られる効果について説明する。
【００６０】
上記第１のフォーマットとして挙げた世界的なディジタルビデオ信号の標準規格となっているＭＰＥＧ規格であっても、例えば放送業務用等のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）を意識したものではないため、そのままのフォーマットでＶＴＲ記録を行う場合に、最適化がされていない部分がある。放送業務用のＶＴＲでは、編集機能を非常に重視しており、編集ポイントを探すためのサーチ画像の品位が重要なファクタとされる。ＶＴＲでは、記録データを回転ドラム上のヘッドでテープ上にヘリカル状のトラックパターンとして記録しているため、サーチ時等の高速再生時には、記録したデータを全て拾えないことになる。上記第１のフォーマットのＭＰＥＧにおけるＤＣＴ係数の並びは、マクロブロック内の８個のＤＣＴブロック（図３のＹ０〜Ｙ３及びＣb０〜Ｃr１）で独立しているため、このままの並び順でＶＴＲに記録した場合には、マクロブロックを復号する上で重要なＤＣ（直流）係数及び低次のＡＣ（交流）係数を８個のブロック全てについて拾えるとは限らず、サーチ画像の高品質は期待できない。
【００６１】
これに対して、上記第２のフォーマットのように、マクロブロックを単位として、８個のＤＣＴブロックの各ＤＣ係数をまとめ、各ＡＣ係数の低次成分から８個ずつまとめて順次配列することにより、サーチ等の高速再生時にマクロブロック内の８個のＤＣ係数及び８個ずつの低次のＡＣ係数をまとめて拾えるため、マクロブロックを復号した結果の画像が見易いものとなっている。このように、第２のフォーマットは、世界標準のＭＰＥＧと同等の圧縮アルゴリズムを使用しながら、放送業務用ＶＴＲ等で要求される機能に対しても最適化がなされたものとなっている。
【００６２】
しかしながら、上記第２のフォーマットは放送業務用ＶＴＲ等に特化したものであり、他の機器とのデータ伝送を考慮する場合には、上記第１のフォーマットのようなＭＰＥＧ規格が有用である。この場合、上記第２のフォーマットの圧縮符号化データを、非圧縮の元のビデオデータにまで復号して、上記第１のフォーマットによる圧縮符号化を施すことが考えられるが、回路構成や処理量が大きなものとなる。
【００６３】
そこで、第２のフォーマットの符号化データに対して、可変長復号までの部分的な復号を行ってＤＣＴ係数を求め、ＤＣＴ符号化については復号を行わずに、第１のフォーマットに従ったＤＣＴ係数の並び替えを行い、可変長符号化だけの部分的な符号化を施すことで、上記第１のフォーマットのＭＰＥＧの符号化データストリームを得ている。
【００６４】
これによって、簡単な回路構成、少ない処理量で、第２のフォーマットの符号化データから第１のフォーマットの符号化データへの変換が行える。
【００６５】
また、このデータ変換部をＶＴＲ内に組み込むことで、ＶＴＲと外部のＭＰＥＧ機器とのデータ伝送の際に、第２のフォーマットの符号化データの復号処理と第１のフォーマットの符号化データへの符号化処理とが不要となり、しかも画質劣化の無いインターフェースが可能となる。
【００６６】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば第１のフォーマットはＭＰＥＧに限定されず、第２のフォーマットも上述の例に限定されない。また、第１のフォーマットの符号化データを第２のフォーマットの符号化データに変換することも容易に実現でき、この場合には、第１のフォーマットの符号化データを直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）を得るまで復号する復号手段（例えば可変長復号手段）と、この復号手段により得られた第１のフォーマットのデータについての直交変換係数を並べ替えて第１のフォーマットのブロック集合体（例えばマクロブロック）毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第２のフォーマットの符号化データとする符号化手段（例えば可変長符号化手段）とを有する構成とすればよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うために、上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、並び替えられた直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることにより、簡単な回路構成で、しかも少ない処理量で、例えばＶＴＲへの記録に適した上記第２のフォーマットの符号化データを、標準的なディジタル映像信号の圧縮符号化規格であるＭＰＥＧ規格等の上記第１のフォーマットの符号化データに変換することができる。
【００６８】
また、このようなデータ変換機能を備えた信号記録再生装置を構成することにより、信号記録再生装置と外部の機器とのデータ伝送の際に、第２のフォーマットの符号化データの復号処理と第１のフォーマットの符号化データへの符号化処理とが不要となり、しかも画質劣化の無いインターフェースが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態のデータ変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１のフォーマットのデータストリームの階層構造を示す図である。
【図３】マクロブロックを示す図である。
【図４】ＤＣＴブロック内のＤＣＴ係数に対するジグザグスキャン及びオルタネートスキャンを説明するための図である。
【図５】ジグザグスキャン及びオルタネートスキャンされたＤＣＴ係数データ列を示す図である。
【図６】第２のフォーマットのデータストリームの階層構造を示す図である。
【図７】第１のフォーマットの係数データ列とエラーとの関係を説明するための図である。
【図８】第２のフォーマットの係数データ列とエラーとの関係を説明するための図である。
【図９】図１のデータ変換装置の要部の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る信号記録再生装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 可変長復号回路、 １２ 変換回路、 １３ 可変長復号回路、 １４ヘッダ付加回路、 １５ スタッフィング回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮符号化データをフォーマット変換するデータ変換装置及び方法、信号記録再生装置、並びに再生装置及び方法に関し、特に、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換装置及び方法、並びにこのデータ変換機能を備えた信号記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、ディジタル映像信号を記録媒体に記録したり伝送したりするためのフォーマットが何種類か提供されている。一般に、ディジタル映像信号は、データ量が極めて多いため、これを記録媒体に長時間記録したい場合等には、ビデオ信号を圧縮符号化することが必要とされる。この圧縮符号化方式の代表的な一つとして、いわゆるＭＰＥＧ方式が知られている。このＭＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group） 方式とは、ＩＳＯ−ＩＥＣ／ＪＴＣ１／ＳＣ２／ＷＧ１１にて議論され、標準案として提案されたものであり、動き補償予測符号化と離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）符号化とを組み合わせたハイブリッド方式である。このＭＰＥＧ方式では、まずビデオ信号のフレーム間の差分を取ることにより時間軸方向の冗長度を落とし、その後、離散コサイン変換を用いて空間軸方向の冗長度を落とし、このようにしてビデオ信号を能率良く符号化する。
【０００３】
ところで、記録媒体として磁気テープ等のテープ状媒体を用いるビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）の場合には、回転ヘッドを用い、テープ走行方向に対して斜めに傾斜したトラック、いわゆるヘリカルトラックを形成するような記録がなされるのが一般的である。このようなヘリカルトラックが記録形成されたテープ状記録媒体を、２倍速や３倍速あるいはサーチ等のさらに高速のテープ走行速度で高速再生する場合には、回転ヘッドのテープ上での軌跡の角度が記録トラックの傾き角度とは異なってくるため、ヘリカルトラックにそれぞれ記録された信号の全てを再生することができなくなる。すなわち、高速再生時には各ヘリカルトラックの一部を走査（トレース）するような再生が行われる。
【０００４】
上記ＭＰＥＧ方式をそのままテープ状記録媒体の圧縮符号化方式に用い、上述したようなサーチ等の高速再生を行った場合には、各ヘリカルトラックのそれぞれ一部をトレースして再生されたデータを有効に利用して高品質の再生画像を得ることが困難である。
【０００５】
このため、上記ＭＰＥＧ方式をそのままテープ状記録媒体の圧縮符号化方式に用いるよりは、高速再生時にもある程度有効な画像再生が行えるような圧縮符号化方式を用いる方が好ましい。
【０００６】
この点を考慮して、本件出願人は、先に、マクロブロックを単位として、マクロブロック内の全ＤＣＴブロックの各ＤＣ係数をまとめ、また全ＤＣＴブロックの各ＡＣ係数の低次成分から高次成分までをそれぞれの次数毎にまとめて順次配列することにより、サーチ等の高速再生時に、マクロブロック内の画像再生に重要な全てのＤＣ係数及び低次のＡＣ係数が拾えるようにした圧縮符号化方式の記録フォーマットを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなフォーマットは、例えば放送業務用ＶＴＲ等に特化したものであり、他の機器とのデータ伝送を考慮する場合には、上記ＭＰＥＧ規格のような世界的な標準のフォーマットの符号化データを用いる方が好ましい。
【０００８】
しかしながら、上記ＶＴＲでの記録等に最適化がなされたフォーマットの符号化データを、非圧縮の元のビデオデータにまで復号して、上記ＭＰＥＧ等の標準的なフォーマットによる圧縮符号化を施すことが考えられるが、回路構成や処理量が大きなものとなる。
【０００９】
本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、上述のように、ＶＴＲへの記録再生に最適化されたようなフォーマットの符号化データからＭＰＥＧのような標準的なフォーマットの符号化データへの変換が、小さな回路構成でかる少ない処理量で実現できるようなデータ変換装置及び方法、並びに信号記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するために、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換装置であって、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段とを有し、上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により、上記直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
また、本発明は、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換方法であって、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号工程と、この復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程と、この変換工程により得られた直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化工程とを有し、上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化工程により、直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記直交変換は離散余弦変換（ＤＣＴ）、上記直交変換ブロックはＤＣＴブロック、上記ブロック集合体はマクロブロックとすることが挙げられる。また、上記復号手段は可変長復号手段とし、上記符号化手段は可変長符号化手段とすることが挙げられる。
【００１２】
また、本発明は、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを記録媒体に対して記録し再生する信号記録再生装置において、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記記録媒体から再生された上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて、直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置される第１のフォーマットの係数配列順序に変換する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段とを有し、上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段によりピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする。
【００１３】
直交変換係数を得るまで部分的に復号し、逆直交変換を施さずに、直交変換係数を並べ替えた後、上記部分的な復号に対応する部分的な符号化を施すだけで、第２の符号化データから第１の符号化データへの変換が行える。
また、本発明は、記録媒体に記録された符号化データを再生する再生装置において、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生手段と、上記再生手段により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号手段と、上記復号手段により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段とを有し、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記復号手段は、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記変換手段は、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする。
さらに、本発明は、記録媒体に記録された符号化データを再生する再生方法において、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生工程と、上記再生工程により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号工程と、上記復号工程により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程とを有し、上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態となるデータ変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
この図１のデータ変換装置は、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform ：離散余弦変換）等の直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック（例えばＤＣＴブロック）毎に直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体（例えばマクロブロック）毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行う。具体的には、上記第１のフォーマットとしては、いわゆるＭＰＥＧ（Moving Picture Image Coding Experts Group） 規格、特にＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬ （4:2:2プロファイル＠メインレベル）の規格に従ったフォーマットが挙げられ、上記第２のフォーマットとしては、マクロブロック内で各ＤＣＴブロックの直流（ＤＣ）成分の係数がまとめられ、交流（ＡＣ）成分の低次から高次の順にまとめられて符号化されるようなフォーマットが挙げられる。
【００１６】
この図１に示すデータ変換装置において、入力端子１０には、上記第２のフォーマットの符号化データのデータストリームＤＳ2 が供給され、この第２のフォーマットの符号化データは、上記直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）を得るまで部分的に復号する復号手段としての可変長復号回路１１、及びヘッダ付加回路１４に送られる。入力データストリームである第２の符号化データは、ＤＣＴ係数が予め可変長符号化（ＶＬＣ：Variable Length Coding）されており、可変長復号回路１１では、この可変長符号化されているデータ部分を復号することにより、データの区切りを明確にし、データの並び替えが可能な出力信号Ｓ1 を変換回路１２に送っている。
【００１７】
変換回路１２では、上記第２のフォーマットと上記第１のフォーマットの相違点であるデータの並び等を修正すると共に、スタッフィング回路１５からの制御信号Ｓ5 が“１”のときには、ＤＣＴ係数の高次の（ＡＣ高次の）非ゼロ係数をゼロに置換して、出力信号Ｓ2 を出力する。
【００１８】
可変長符号化回路１３は、変換回路１２からの信号Ｓ2 を入力信号として、可変長符号化が必要なデータに対して、再度可変長符号化を施して、出力信号Ｓ3 を出力する。
【００１９】
ヘッダ付加回路１４は、上記第２のフォーマットの入力符号化データのデータストリームＤＳ2 から、予め入力データのタイミング等を検出し、上記第１のフォーマットである例えばＭＰＥＧ２で規定されている各種のヘッダ情報の準備をする。その後、可変長符号化回路１３からの信号Ｓ3 に上記準備したヘッダ情報を付加して出力信号Ｓ4 を出力する。
【００２０】
スタッフィング回路１５は、ヘッダ付加回路１４によりヘッダ付加された信号Ｓ4 を入力信号として、ＧＯＰ（グループオブピクチャ：Group Of Picture）単位でのデータ長を計算し、必要あればスタッフィングビット（“０”）を挿入し、ＧＯＰ単位での平滑化を図り、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ２）のデータストリームＤＳ1 を出力端子１６より出力する。ここで、ＧＯＰ単位でのデータ長が、設定データ長に対して超える（オーバーする）場合には、適宜、上記制御信号Ｓ5 に“１”を立てて、変換回路１２に送っている。これにより、ＤＣＴ係数の高次の非ゼロ係数をゼロに置換して可変長符号化の効率を上げることにより、簡易的なデータレート削減を行うことができる。
【００２１】
制御Ｉ／Ｆ（インターフェース）１７は、外部ＣＰＵとシステムコントローラインターフェース信号Ｓ6 により通信を行い、各回路１１〜１５に対して、それぞれの制御信号により、初期設定を行ったり、内部の動作状態を外部ＣＰＵに知らせたりする機能を持っている。
【００２２】
次に、上記第１のフォーマットの具体例としてのＭＰＥＧ規格、及び上記第２のフォーマットの具体例について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
図２は、上記第１のフォーマットの具体例としてのＭＰＥＧ規格、特に、ＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬ （4:2:2プロファイル・アト・メインレベル）の場合の階層構造を説明するための図である。
【００２４】
この図２の（ａ）に示すシーケンス（Sequence）層は、シーケンスヘッダコード（ＳＨＣ：sequence_header_code）、ヘッダ（header）部、拡張（extension）部に続いて、いくつかのＧＯＰ（グループオブピクチャ：Group Of Picture）が配され、また必要に応じて、ＳＨＣからＧＯＰまでの組が何組か配され、このシーケンスの終端にシーケンスエンドコード（ＳＥＣ：sequence_end_code） が配されて構成されている。
【００２５】
ＧＯＰは、図２の（ｂ）のＧＯＰ層に示すように、先頭にグループスタートコード（ＧＳＣ：group_start_code）が配され、ヘッダ部、拡張部に続いて、何枚かのピクチャ（Picture） が配されて構成されている。このピクチャとしては、フレーム内符号化画像（Ｉピクチャ：Intra Picture） 、順方向予測符号化画像（Ｐピクチャ：Predictive Picture）、双方向予測符号化画像（Ｂピクチャ：Bidirectionally Predictive Picture）が挙げられ、これらのＩ，Ｐ，Ｂピクチャが所定の順序に配列されてＧＯＰが構成されている。
【００２６】
ピクチャ（Picture） は、図２の（ｃ）の Picture層に示すように、ピクチャスタートコード（ＰＳＣ：picture_start_code）からヘッダ部、拡張ユーザデータ（extension user data） 部に続いて、いくつかのスライス（Slice） が配されて構成され、スライスは、図２の（ｄ）の Slice層に示すように、スライススタートコード（ＳＳＣ：slice_start_code）からヘッダ部に続いていくつかのマクロブロック（ＭＢ：macroblock）が配されて構成されている。
【００２７】
１つのマクロブロックＭＢは、図２の（ｅ）のＭＢ（Macroblock）層に示すように、アドレス（address） 、モード（mode）、量子化スケールコード（ｑｓｃ：quantizer_scale_code）、動きベクトル（ｍｖ：motion_vectors）、及びコードブロックパターン（ｃｂｐ：coded_block_pattern） に続いて、所定個数のブロック（block） が配置されている。このブロックは８×８画素のＤＣＴブロックがＤＣＴ（離散コサイン変換）演算されて得られた８×８個のＤＣＴ係数から成っており、１つのマクロブロックＭＢは、 4:2:2Ｐ＠ＭＬの場合、図３に示すように、４個の輝度信号ブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３と、それぞれ２個ずつの色差信号ブロックＣb０,Ｃb１，Ｃr０,Ｃr１との８個のＤＣＴブロックから構成されている。
【００２８】
ここで、１つのＤＣＴブロック内の８×８個のＤＣＴ係数は、左上にＤＣ（直流）成分が配置され、以下、図４の（ａ）に示すように、左上から右下に向かってＡＣ（交流）成分の低次（低周波）から高次（高周波）の順に配置されている。このブロック内のＤＣＴ係数を図４の（ａ）に示す順で取り出して可変長符号化に回す方法を、ジグザグスキャンという。ＭＰＥＧ２では、このジグザグスキャンの他に、図４の（ｂ）に示すようなオルタネートスキャンの方法が許されており、これらのジグザグスキャンとオルタネートスキャンのいずれかをピクチャ単位で切り換えて使用することができるようになっている。オルタネートスキャンの方法は、インターレース成分を効率よく拾うことができ、インターレース画像の符号化に適している。
【００２９】
これらのスキャン方法により１次元の係数列とされたＤＣＴ係数の具体例を図５の（ａ）及び（ｂ）に示す。すなわち、図５の（ａ）が、ジグザグスキャンによってＤＣＴブロック内の８×８個の２次元のＤＣＴ係数が１次元の係数列にされたものを示し、図５の（ｂ）が、同様にオルタネートスキャンによって１次元係数列にされたＤＣＴ係数を示している。
【００３０】
図２の（ｆ）は、各ＤＣＴブロック毎に１次元の配列とされたＤＣＴ係数列に対してハフマン符号化等の可変長符号化（エントロピ符号化ともいう）を施して得られた符号化データ列を示しており、rAC-1[y0] 等が符号化されたデータを示している。なお、可変長符号化では、０ラン長と絶対値（レベル）とに応じてコードrAC** が決定されるが、本発明の実施の形態とは関係がないため、説明を省略する。
【００３１】
以上がＭＰＥＧ規格、特にＭＰＥＧ２の 4:2:2Ｐ＠ＭＬの場合に相当する第１のフォーマットによる符号化データストリームの例であるが、これに対する第２のフォーマットとして、本件出願人が先に提案したフォーマットは、例えば図６に示すような階層構造となっている。
【００３２】
この図６に示す第２のフォーマットの具体例において、図６の（ａ）のシーケンス（Sequence）層を構成しているＧＯＰ列の１つのＧＯＰは、図６の（ｂ）のＧＯＰ層に示すように、Ｉピクチャ及びＢピクチャの２フレームから成っている。これは、ビデオテープレコーダに適用した場合の上記第２のフォーマットの具体例の場合であり、第２のフォーマット自体としては、Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャを含む３０フレームまでのＧＯＰが許されている。また、ビデオテープレコーダに適用する場合には、例えばＧＯＰ単位を一定長としてテープに記録するためにスタッフィング等が施されているが、本発明の実施の形態とは関係が少ないため、説明を省略する。
【００３３】
また、図６の（ｃ）のピクチャ（Picture） 層、及び図６の（ｄ）のスライス（Slice） 層は、図６の（ａ）のシーケンス層や（ｂ）のＧＯＰ層と共に、上述した図２のＭＰＥＧ規格に略々準じたものであるが、ヘッダ情報が付加されておらず、第２のフォーマットから第１のフォーマットに変換する際には各種ヘッダ情報を付加することが必要とされる。
【００３４】
次に、図６の（ｅ）のマクロブロックＭＢ（Macroblock）層は、各ＤＣＴ係数の並び順序が上記図２の（ｅ）のＭＰＥＧフォーマットの場合と異なっている。すなわち、図６の（ｆ）の符号化データにも示すように、上記図３の８個のＤＣＴブロックＹ０〜Ｃr１ の各ＤＣ（直流）成分のみを８個まとめて配置し、これに続いて、ＡＣ（交流）成分の低次（低周波）から高次（高周波）までについて各ＤＣＴブロックの対応する周波数のＤＣＴ係数を８個ずつまとめて順次配列するようにしている。これは、マクロブロックＭＢ内で、画像再生の際に重要度の高いＤＣ成分やＡＣの低周波成分が近接して配置されることになる。
【００３５】
ここで、このようなＤＣＴ係数の配列順序にすることの利点について、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００３６】
上述したような第１、第２のフォーマットの符号化データを、回転ヘッドを用いてビデオテープ上に斜めのヘリカルトラックとして記録し、これを高速再生した場合には、記録トラックであるヘリカルトラックの傾き角度に対してヘッド軌跡の傾き角度が異なることにより、ヘリカルトラックの一部しか再生できず、エラー訂正を施しても上記マクロブロックＭＢ内の一部のみが有効に再生され、残りがエラーとなる。
【００３７】
図７は、上記第１のフォーマットの具体例である上述したＭＰＥＧ２のフォーマットで記録されたビデオテープを高速再生した場合を示しており、図中の斜線部が訂正不能エラー領域を示している。図７の（ａ）はマクロブロック内のＤＣＴ係数の符号化データの１次元配列を示し、図７の（ｂ）は、これを復号して得られるＤＣＴ係数を、横軸が周波数成分、縦軸がＤＣＴブロックの２次元に配列したものを示している。この図７の（ｂ）の例では、輝度信号ＹのＤＣＴブロックＹ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が有効で、色差信号のＤＣＴブロックＣb０，Ｃr０，Ｃb１，Ｃr１がエラーとなっており、色成分無しの映像が得られることになる。また、色差信号のＣb０ まで有効なときは異様な色が付き、輝度信号のＹ３もエラーとなるときはマクロブロック内の一部のＤＣＴブロックが欠けることになる。このような再生画像は見苦しいものであり、好ましくない。
【００３８】
これに対して、上記第２のフォーマットで記録されたビデオテープを高速再生した場合には、図８の（ａ）に示す１次元配列中の斜線部がエラーとなるが、図８の（ｂ）に示すように、マクロブロック内の全てのＤＣＴブロックについて、画像再生に重要なＤＣ成分やＡＣ低周波成分が有効となっており、ややぼけた画像となるものの、比較的良好な再生画像が得られる。なお、高速再生の際に、各マクロブロック毎のエラーの発生位置は変化するが、マクロブロック内でＤＣ成分及びＡＣの低周波成分が有効に得られないものについては、そのマクロブロックのデータを使用せず、過去のフレームの有効画像を表示するようにすればよく、表示画像としてはマクロブロック単位で部分的に更新されるようなものとなるが、見た目に違和感はない。
【００３９】
また、上記第２のフォーマットにおいては、上記図４や図５に示したジグザグスキャンとオルタネートスキャンとを、マクロブロックＭＢを単位として切り換えることができ、これによって画質の向上が図れるようになっている。
【００４０】
すなわち、動きの小さい画像やフレーム画像（順次走査画像）については、フレームＤＣＴとジグザグスキャンとを組み合わせて用い、動きの大きいインターレース画像については、フィールドＤＣＴとオルタネートスキャンとを組み合わせて用いるのが有利である。上記第２のフォーマットにおいては、これをマクロブロック単位で切り換えることで、より細かい調整が行え、画質が向上する。
【００４１】
これに対して、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ２）においては、上述したようにスキャンタイプをピクチャ内で統一しなければならない。すなわち、ＤＣＴタイプは、フィールドＤＣＴとフレームＤＣＴとをマクロブロック単位で切り換えることが許されているが、スキャンタイプは切り換えることが許されていない。
【００４２】
従って、上記図１の変換回路１２では、第２のフォーマットにおいてマクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、ＤＣＴ係数の並び替えを行って、第１のフォーマットに合わせている。
【００４３】
以上説明したような第１、第２のフォーマットの具体例について、第２のフォーマットの符号化データから第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）の符号化データに変換する場合の具体的な処理について、図９を参照しながら説明する。
【００４４】
図９の（ａ）は、上記第２のフォーマットの符号化データストリームにおいて、１つのマクロブロック内のＤＣＴ係数の符号化データの１次元配列を示し、上記図１の可変長復号回路１１では、このマクロブロック内の先頭の符号化データDC[Y0]を検出してデータの区切りを明確にする。この先頭の符号化データDC[Y0]より、可変長復号回路１１内のメモリに図９の（ｂ）の矢印に示すような順序で書き込みを行う。なお、この図９の（ｂ）では、可変長符号化により係数データがランと絶対値（レベル）との組にまとめられたものをメモリに展開する際に、例えば符号化ＡＣ係数データのAC-2とAC-3とが一挙に展開されることもあることを示している。可変長復号回路１１内のメモリに展開され可変長復号処理が施された係数データは、図９の（ｃ）の矢印に示すように、各ＤＣＴブロック毎に、ＤＣ（直流）成分からＡＣ（交流）成分の低周波から高周波までの順に読み出されることで、上述した第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）の係数配列順序に変換される。またこのとき、上述したスキャンタイプ（ジグザグスキャンとオルタネートスキャン）については、第２のフォーマットにおいてスキャンタイプがマクロブロック毎に切り換えられている場合には、ピクチャ内で同一のスキャンタイプとなるようにＤＣＴ係数の並び替えを行って、第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）に合致させるようにしている。これが上記図１の変換回路１２での処理に相当する。次に、図１の可変長符号化回路１３において可変長符号化され、図９の（ｄ）に示すような符号化されたＤＣＴ係数のデータとなる。これは、１次元的には、上記図２の（ｆ）の符号化データに相当する。
【００４５】
以上説明したようなデータ変換装置を、上記第２のフォーマットで記録を行う信号記録再生装置であるヘリカルスキャンタイプのビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に適用した具体例について、図１０を参照しながら説明する。
【００４６】
この図１０において、入力端子１１１には、ディジタルビデオ信号とディジタルオーディオ信号とが多重化されたシリアルデータ信号SDI Inがシリアルデータ入力回路１１２に供給されている。このシリアルデータ入力回路１１２では、入力信号SDI Inをシリアル信号からパラレル信号に変換し、変換したパラレル信号からビデオ信号とオーディオ信号とを分離して、ビデオ信号Video Inを第２フォーマットエンコーダ１１３に、オーディオ信号Audio Inを遅延回路１１４にそれぞれ送っている。また、シリアルデータ入力回路１１２は、入力信号SDI Inの位相基準である信号Input Syncをタイミング発生回路１４２に送っている。
【００４７】
タイミング発生回路１４２では、入力端子１４１からの外部基準信号REF Inから抽出した基準同期（Reference Sync）信号、又はシリアルデータ入力回路１１２からの信号Input Syncのいずれか指定された信号に同期して、ビデオテープレコーダで必要なタイミング信号をタイミングパルス（Timing Pulse）として各回路に出力する。
【００４８】
第２フォーマットエンコーダ１１３は、入力されたビデオ信号Video Inを、符号化によりデータ圧縮し、上述した第２のフォーマットのビデオ信号ＶF2としてＥＣＣ（エラー訂正符号）エンコーダ１１５に送っている。この具体例のビデオテープレコーダでは、オーディオ信号は非圧縮データとして扱っているため、遅延回路１１４は、入力されたオーディオ信号Audio Inを非圧縮データのまま、上記第２フォーマットエンコーダ１１３による処理時間分だけ遅延させたオーディオ信号ＡＵとして、ＥＣＣエンコーダ１１５に送っている。
【００４９】
ＥＣＣエンコーダ１１５は、圧縮されたビデオ信号ＶF2と非圧縮のオーディオ信号ＡＵとを入力信号として、誤り訂正符号化処理を施して記録データREC DATAとし、イコライザ１１６に送っている。イコライザ１１６では、入力された記録データREC DATAを記録ＲＦ信号REC RFに変換して、回転ドラム１１７の回転ヘッド（図示せず）に送っている。回転ドラム１１７（の記録ヘッド）は、テープ１２０に対して記録ＲＦ信号REC RFを斜めのヘリカルトラックに記録形成する。
【００５０】
再生時には、回転ドラム１１７（の再生ヘッド）がテープ１２０から再生ＲＦ信号PB RF を再生してイコライザ１１６に送る。イコライザ１１６は、入力された再生ＲＦ信号PB RF に対して位相等化処理を施し、再生データPB DATA をＥＣＣデコーダ１２１に送る。
【００５１】
ＥＣＣデコーダ１２１は、入力された再生データPB DATA に対して、誤り訂正復号処理を施して、圧縮符号化された上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢと、非圧縮の再生オーディオ信号AUPBとを出力する。再生ビデオ信号ＶF2ＰＢは、第２フォーマットデコーダ１２２、シリアルデータ出力回路１２６、及び上述したデータ変換装置に相当するデータ変換回路１３１に送られ、再生オーディオ信号AUPBは遅延回路１２３に送られる。
【００５２】
第２フォーマットデコーダ１２２は、入力された再生ビデオ信号ＶF2ＰＢを復号することにより非圧縮の元のビデオ信号を得て、出力ビデオ信号Video Out としてシリアルデータ出力回路１２６に送る。
【００５３】
遅延回路１２３は、入力された再生オーディオ信号AUPBについて、ビデオ信号とのタイミング調整をする分だけ遅延させるものである。それぞれのビデオ信号に合わせて遅延された出力信号AUDL1，AUDL2，AUDL3 を、シリアルデータ出力回路１２４，１２６，１３２にそれぞれ送っている。
【００５４】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたビデオ信号Video Out とオーディオ信号AUDL1 とを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号SDI Out として出力端子１２５より出力する。
【００５５】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたオーディオ信号AUDL2 と、ＥＣＣデコーダ１２１からの上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢとを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号として出力端子１２７より出力する。
【００５６】
データ変換回路１３１は、上述した図１に示すようなデータ変換装置が用いられ、入力された上記第２のフォーマットの再生ビデオ信号ＶF2ＰＢを、上記第１のフォーマット（ＭＰＥＧ）のビデオ信号ＶF1に変換し、シリアルデータ出力回路１３２に送る。
【００５７】
シリアルデータ出力回路１２６は、タイミング合わせされたオーディオ信号AUDL3 と、上記データ変換された第１のフォーマットのビデオ信号ＶF1とを、パラレル信号からシリアル信号に変換し、所定のシリアルデータ伝送フォーマットに合わせて、シリアルデータ信号として出力端子１３３より出力する。この出力端子１３３からの出力信号は、標準のＭＰＥＧストリームのシリアルデータ信号であり、外部ＭＰＥＧ機器に送ることができる。
【００５８】
また、システムコントローラ１４４は、サーボ回路１４６とSY_SV 信号で互いに連携を取りながら、それぞれSY_IO 、SERVO_IO信号で各回路と通信することにより、このディジタルＶＴＲの最適制御を行っている。
【００５９】
次に、以上説明したような本発明の実施の形態により得られる効果について説明する。
【００６０】
上記第１のフォーマットとして挙げた世界的なディジタルビデオ信号の標準規格となっているＭＰＥＧ規格であっても、例えば放送業務用等のＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）を意識したものではないため、そのままのフォーマットでＶＴＲ記録を行う場合に、最適化がされていない部分がある。放送業務用のＶＴＲでは、編集機能を非常に重視しており、編集ポイントを探すためのサーチ画像の品位が重要なファクタとされる。ＶＴＲでは、記録データを回転ドラム上のヘッドでテープ上にヘリカル状のトラックパターンとして記録しているため、サーチ時等の高速再生時には、記録したデータを全て拾えないことになる。上記第１のフォーマットのＭＰＥＧにおけるＤＣＴ係数の並びは、マクロブロック内の８個のＤＣＴブロック（図３のＹ０〜Ｙ３及びＣb０〜Ｃr１）で独立しているため、このままの並び順でＶＴＲに記録した場合には、マクロブロックを復号する上で重要なＤＣ（直流）係数及び低次のＡＣ（交流）係数を８個のブロック全てについて拾えるとは限らず、サーチ画像の高品質は期待できない。
【００６１】
これに対して、上記第２のフォーマットのように、マクロブロックを単位として、８個のＤＣＴブロックの各ＤＣ係数をまとめ、各ＡＣ係数の低次成分から８個ずつまとめて順次配列することにより、サーチ等の高速再生時にマクロブロック内の８個のＤＣ係数及び８個ずつの低次のＡＣ係数をまとめて拾えるため、マクロブロックを復号した結果の画像が見易いものとなっている。このように、第２のフォーマットは、世界標準のＭＰＥＧと同等の圧縮アルゴリズムを使用しながら、放送業務用ＶＴＲ等で要求される機能に対しても最適化がなされたものとなっている。
【００６２】
しかしながら、上記第２のフォーマットは放送業務用ＶＴＲ等に特化したものであり、他の機器とのデータ伝送を考慮する場合には、上記第１のフォーマットのようなＭＰＥＧ規格が有用である。この場合、上記第２のフォーマットの圧縮符号化データを、非圧縮の元のビデオデータにまで復号して、上記第１のフォーマットによる圧縮符号化を施すことが考えられるが、回路構成や処理量が大きなものとなる。
【００６３】
そこで、第２のフォーマットの符号化データに対して、可変長復号までの部分的な復号を行ってＤＣＴ係数を求め、ＤＣＴ符号化については復号を行わずに、第１のフォーマットに従ったＤＣＴ係数の並び替えを行い、可変長符号化だけの部分的な符号化を施すことで、上記第１のフォーマットのＭＰＥＧの符号化データストリームを得ている。
【００６４】
これによって、簡単な回路構成、少ない処理量で、第２のフォーマットの符号化データから第１のフォーマットの符号化データへの変換が行える。
【００６５】
また、このデータ変換部をＶＴＲ内に組み込むことで、ＶＴＲと外部のＭＰＥＧ機器とのデータ伝送の際に、第２のフォーマットの符号化データの復号処理と第１のフォーマットの符号化データへの符号化処理とが不要となり、しかも画質劣化の無いインターフェースが可能となる。
【００６６】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば第１のフォーマットはＭＰＥＧに限定されず、第２のフォーマットも上述の例に限定されない。また、第１のフォーマットの符号化データを第２のフォーマットの符号化データに変換することも容易に実現でき、この場合には、第１のフォーマットの符号化データを直交変換係数（例えばＤＣＴ係数）を得るまで復号する復号手段（例えば可変長復号手段）と、この復号手段により得られた第１のフォーマットのデータについての直交変換係数を並べ替えて第１のフォーマットのブロック集合体（例えばマクロブロック）毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段と、この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第２のフォーマットの符号化データとする符号化手段（例えば可変長符号化手段）とを有する構成とすればよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うために、上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、並び替えられた直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることにより、簡単な回路構成で、しかも少ない処理量で、例えばＶＴＲへの記録に適した上記第２のフォーマットの符号化データを、標準的なディジタル映像信号の圧縮符号化規格であるＭＰＥＧ規格等の上記第１のフォーマットの符号化データに変換することができる。
【００６８】
また、このようなデータ変換機能を備えた信号記録再生装置を構成することにより、信号記録再生装置と外部の機器とのデータ伝送の際に、第２のフォーマットの符号化データの復号処理と第１のフォーマットの符号化データへの符号化処理とが不要となり、しかも画質劣化の無いインターフェースが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態のデータ変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１のフォーマットのデータストリームの階層構造を示す図である。
【図３】マクロブロックを示す図である。
【図４】ＤＣＴブロック内のＤＣＴ係数に対するジグザグスキャン及びオルタネートスキャンを説明するための図である。
【図５】ジグザグスキャン及びオルタネートスキャンされたＤＣＴ係数データ列を示す図である。
【図６】第２のフォーマットのデータストリームの階層構造を示す図である。
【図７】第１のフォーマットの係数データ列とエラーとの関係を説明するための図である。
【図８】第２のフォーマットの係数データ列とエラーとの関係を説明するための図である。
【図９】図１のデータ変換装置の要部の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明に係る信号記録再生装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 可変長復号回路、 １２ 変換回路、 １３ 可変長復号回路、 １４ヘッダ付加回路、 １５ スタッフィング回路
Claims (10)
- 直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換装置であって、
上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、
上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、
この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについての上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段と、
この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段とを有し、
上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により、直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とするデータ変換装置。 - 上記直交変換は離散余弦変換（ＤＣＴ）であり、上記直交変換ブロックはＤＣＴブロックであり、上記ブロック集合体はマクロブロックであることを特徴とする請求項１記載のデータ変換装置。
- 上記復号手段は可変長復号手段であり、上記符号化手段は可変長符号化手段であることを特徴とする請求項１記載のデータ変換装置。
- 上記符号化手段からの符号化データにヘッダを付加して上記第１のフォーマットの符号化データストリームとするヘッダ付加手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載のデータ変換装置。
- 直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの符号化データと、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データとの間でデータ変換を行うデータ変換方法であって、
上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、
上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号工程と、
この復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程と、
この変換工程により得られた直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化工程とを有し、
上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化工程により、直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とするデータ変換方法。 - 直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを記録媒体に対して記録し再生する信号記録再生装置において、
上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、
上記記録媒体から再生された上記マクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された上記第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号する復号手段と、
この復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについては上記直交変換係数を並べ替えて、直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置される第１のフォーマットの係数配列順序に変換する変換手段と、
この変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段と
を有し、
上記復号手段により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換手段により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置し、上記符号化手段により直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとすることを特徴とする信号記録再生装置。 - 記録媒体に記録された符号化データを再生する再生装置において、
直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生手段と、
上記再生手段により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号手段と、
上記復号手段により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換手段とを有し、
上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、
上記復号手段は、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記変換手段は、上記復号手段により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする再生装置。 - 上記変換手段からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化手段をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の再生装置。
- 記録媒体に記録された符号化データを再生する再生方法において、
直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、複数の直交変換ブロックをまとめたブロック集合体毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データが記録された記録媒体から、該第２のフォーマットの符号化データを再生する再生工程と、
上記再生工程により再生された上記第２のフォーマットの符号化データを復号するとともに、上記直交変換係数を取得する復号工程と、
上記復号工程により取得された上記直交変換係数を、直交変換を伴う映像データの圧縮符号化の際に、直交変換ブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に、直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置する変換工程と
を有し、
上記ブロック集合体は複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロックであり、
上記復号工程により、複数の輝度信号ブロックと色差信号ブロックからなるマクロブロック毎に直交変換係数が直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置された第２のフォーマットの符号化データを上記直交変換係数を得るまで復号し、上記復号工程により得られた上記第２のフォーマットのデータについて、マクロブロック単位でスキャンタイプが切り換えられている場合に、上記変換工程により、ピクチャ内では同じスキャンタイプとなるように、上記直交変換係数を並べ替えて上記第１のフォーマットの上記直交変換ブロック毎に直流成分、交流成分の低次から高次の順に配置することを特徴とする再生方法。 - 上記変換工程からの直交変換係数を符号化して上記第１のフォーマットの符号化データとする符号化工程をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の再生方法。
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