JPH0378380A - 画像信号の記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、動き画像を高能率符号化で圧縮して線速度
一定で回転されるディスク状記録媒体に〔発明の概要〕 この発明は、画像信号を高能率符号化により圧縮してデ
ィスク状記録媒体上に記録するための画像信号の記録装
置において、 所定数のフレーム周期の１フレームに関してフレーム内
符号化処理を行い、１フレーム以外の他のフレームに関
してフレーム間符号化を行うようになし、 フレーム内符号化処理では、入力画像信号を複数の帯域
に分割し、複数の帯域の信号を夫々高能率符号化し、最
も低域の信号の符号化信号が１フレーム期間で再生でき
るようにしたことにより、サーチ再生時に、同一の画像
の再生時間が長くなることを防止できる。

〔従来の技術〕

線速度一定で回転するディスク状の記録媒体としては、
ディジタルオーディオディスク（所謂、コンパクトディ
スク、ＣＤと略称する）が良く知られている。ＣＤでは
、ディジタル記録の利点を生かし、記録データ量を多（
するために、ＣＬＶ（線速度一定）方式が採用されてい
る。ＣＤにディジタルオーディオ信号以外に画像信号を
記録することが考えられている。しかし、画像信号の情
報量は、オーディオ信号に比して極めて多く、静止画像
のみならず、動き画像に対しても有効なデータ圧縮技術
が必要である。画像データの圧縮のためには、高能率符
号が用いられる。

符号化される画像信号の次元に注目した時に、高能率符
号化は、フレーム内（１次元、２次元）符号化とフレー
ム間符号化とに分類できる。フレーム内符号化は、走査
線（１次元）、フィールド内或いはフレーム内（２次元
）の処理を行うもので、フレーム間符号化は、３次元的
なフレーム間処理を行うものである。フレーム内符号化
は、圧縮率が低い反面、動きがある時でも高品質の復元
画像が得られ、フレーム間符号化では、圧縮率が高い反
面、復元画像の画質がフレーム内符号化に比して劣り、
また、伝播エラーが発生する問題点を持つことが知られ
ている。

かかる高能率符号化は、テレビ会議、テレビ電話等の高
圧縮率が要求される通信系で使用されている。伝播エラ
ーの発生を防止するために、これらの通信系では、最初
の画像を必ずフレーム内処理し、後はフレーム間処理（
正確にはフレーム内処理とフレーム間処理との適応的選
択）を行っている。しかし、ＣＤの場合には、ランダム
アクセス、サーチ、リバース等の特殊再生時に、間欠的
にＣＤからデータが得られるので、上述のように、フレ
ーム間処理でフレーム差分を符号化した時には、復元画
像が得られない問題が発生する。

この問題を解決するために、周期的に１枚の画像を完全
にフレーム内処理し、残りの画像を効率が良いフレーム
間処理で符号化する方式が提案されている。この方式で
あれば、上述の特殊再生時に、ＣＤからフレーム内符号
化された画像データを再生することで、復元画像を間欠
的に得ることができ、特殊再生動作が可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の特殊再生を考慮した符号化方式では、フレーム内
処理の効率が悪いために、フレーム内処理で発生したデ
ータが１フレームを超え、２フレーム期間或いはそれ以
上の長さとなる。従って、サーチ動作時には、次のフレ
ーム内処理がされたデータの再生及び復号が終了するま
での期間、同一の画像が繰り返し再生され、サーチ時の
再生画像の変化が遅い欠点があった。

従って、この発明の目的は、サーチ時に同一の画像が数
フレーム期間にわたって繰り返し表示される問題を解決
できる画像信号の記録装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、画像信号を高能率符号化により圧縮してデ
ィスク状記録媒体上に記録するための画像信号の記録装
置において、 所定数のフレーム周期の１フレームに関してフレーム内
符号化処理を行い、１フレーム以外の他のフレームに関
してフレーム間符号化を行うようになし、 フレーム内符号化処理では、入力画像信号を複数の帯域
に分割し、複数の帯域の信号を夫々高能率符号化し、最
も低域の信号の符号化信号が１フレーム期間で再生でき
るようにしたものである。

〔作用〕

フレーム内符号化は、効率がフレーム間符号化に比して
劣るので、１フレームの画像データを１フレーム期間内
で再生できるように圧縮することは難しい。この発明で
は、フレーム内符号化としてサブバンドコーディングを
使用し、最も低域の信号の符号化データは、１フレーム
期間で再生できるようにされている。サーチ動作時には
、この最も低域の符号化データのみを再生し、復号して
再生画像を得るので、再生画像が略々１フレーム期間毎
に変化するものとできる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。第１図は、この発明が適用された記録回路を示
し、この記録回路は、ＣＤＲＯＭ（書き替え不可能なＣ
Ｄ）の場合には、マスターディスク作製システムに適用
される。この一実施例は、高能率符号化として、Ｄ　Ｃ
Ｔ　（ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍ）を使用した例である。但し、この発明は、ＤＣＴ
に限定されるものでなく、他の変換符号を使用でき、ま
た、変換符号化以外のサブサンプリング方式、ベクトル
量子化、ブロック毎のデータの最大値及び最小値の差で
あるダイナミックレンジに適応して符号化を行うＡＤＲ
Ｃ等の高能率符号を使用しても良い。

第１図において、１で示す入力端子に例えば１画素デー
タが８ビツトに量子化されたディジタル画像データが供
給される。この画像データは、フィールド順次の信号が
１フレームに同時化されたデータである０画像データは
、モノクロ、カラーの何れでも良い、入力画像データが
スイッチ回路２の一方の入力端子３ｂとフィルタバンク
４の入力端子とに供給される。フィルタバンク４は、入
力画像データを２次元の周波数領域で、４個の帯域のデ
ータに分割する。

フィルタバンク４は、第２図に示すように、入力端子４
１からの入力信号が供給されるディジタルフィルタ４２
．４３と、ディジタルフィルタ４２の出力信号が供給さ
れるディジタルフィルタ４４．４５と、ディジタルフィ
ルタ４３の出力信号が供給されるディジタルフィルタ４
６．４７とから構成されている。ディジタルフィルタ４
２は、水平方向のローパスフィルタであり、ディジタル
フィルタ４３は、水平方向のバイパスフィルタである。

ディジタルフィルタ４４及び４６は、垂直方向のローパ
スフィルタであり、ディジタルフィルタ４５及び４７は
、垂直方向のバイパスフィルタである。

ディジタルフィルタ４４の出力信号は、水平方向及び垂
直方向の両者に関してローパスフィルタがかけられるの
で、水平周波数Ｆｈ及び垂直周波数Ｆｖの２次元周波数
特性を示す第３図において、原点を中心とする矩形の領
域として示される低域の信号ＬＬである。ディジタルフ
ィルタ４５の出力信号は、水平方向でローパスフィルタ
をかけられ、垂直方向でバイパスフィルタをかけられた
信号ＬＨである。ディジタルフィルタ４６の出力信号は
、水平方向でバイパスフィルタをかけられ、垂直方向で
ローパスフィルタをかけられた信号Ｈしである。ディジ
タルフィルタ４７の出力信号は、水平方向でバイパスフ
ィルタをかけられ、垂直方向でバイパスフィルタをかけ
られた信号ＨＨである。

なお、原信号は、水平方向及び垂直方向に＋ＡＦｓ（Ｆ
ｓ：サンプリング周波数）の帯域を有している。

このフィルタバンク４の各ディジタルフィルタは、サン
プリング周波数を原信号のサンプリング周波数のＡに下
げる構成とされている。フィルタバンク４の出力側にサ
ンプリング周波数をＸに変更する再サンプリング回路を
設けても良い。フィルタバンク４を使用した符号化は、
サブバンドコーディング（ｓｕｂ　ｂａｎｄ　ｃｏｄｉ
ｎｇ）であって、この符号化方式は、量子化雑音の妨害
を低減でき、その結果、全体的にビット数を減少できる
ものである。

このフィルタバンク４の出力信号の中で最も低域の信号
ＬＬがスイッチ回路２の他方の入力端子３ａに供給され
る。信号ＬＬは、情報量が多いために、後述のように、
ＤＣＴにより、高能率符号化される。

ＬＬ成分以外の他のＬＨ成分、ＨＬ酸成分ＨＨ酸成分夫
々量子化回路５．６．７を介してハフマン符号等の可変
長符号のエンコーダ８．９．１０に供給される。量子化
回路５．６．７及びエンコーダ８．９．１０によりデー
タの圧縮がされる。

量子化回路５．６．７は、元のビット数より少ないビッ
ト数で入力データを再量子化するものである。即ち、量
子化回路５．６．７は、ステップ量子化を行う、このス
テップ幅、量子化出力がゼロとなるデッドゾーンの幅が
最適なものに制御される。エンコーダ８．９．１０の出
力信号がゲート回路１１を介してマルチプレクサ１２に
供給される。

マルチプレクサ１２の出力端子１３には、図示せずも、
バッファメモリが設けられ、バッファ、メモリにより発
生データ量が制御される。例えばバッファメモリから量
子化回路８．９．１０．２１に対して、量子化ステップ
幅及びデッドゾーンの幅を制御するためのコントロール
信号が供給され、伝送データが多すぎる時には、量子化
ステップ幅を粗くすると共に、デッドゾーンの幅を広く
し、伝送データが少ない時には、量子化ステップ幅を密
にすると共に、デッドゾーンの幅を小さくする制御がな
される。また、伝送データは、必要に応じてＥＦＭ　（
８ビツトのデータを１４ビツトのデータに変換する変調
方式）等のディジタル変調処理を受ける。伝送データは
、記録用のピックアップに供給される。この量子化ステ
ップ幅及びデッドゾーンの幅の情報が伝送される。

ゲート回路１１は、制御信号発生回路１４からの制御信
号でそのオン／オフが制御される。後述のように、フレ
ーム間符号化がされる時には、ゲート回路１１がオフし
、フレーム内符号化がされる時にゲート回路１１がオン
する。制御信号発生回路１４には、入力画像データから
分離された同期信号が供給され、入力画像データと同期
して、フレーム内符号化がされるフレームと、フレーム
間符号化がされるフレームとを区別する制御信号が制御
信号発生回路１４により形成される。

スイッチ回路２の出力信号がブロック化回路１６に供給
され、１フレームを細分化してなる（ｍＸ　ｍ　）のブ
ロック構造にデータの順序が変換される。ブロック化回
路１６の出力信号がスイッチ回路１７の一方の入力端子
１８ａと減算回路１９に供給される。減算回路１９には
、後述のように形成された前フレームのデータが供給さ
れ、減算回路１９からフレーム差分が得られる。このフ
レーム差分がスイッチ回路１７の他方の入力端子１８ｂ
に供給される。スイッチ回路１７の出力信号がＤＣＴの
トランスフォーマ−２０に供給される。

トランスフォーマ−２０からは、（ｍＸｍ）の係数デー
タが発生する。

スイッチ回路１７は、制御信号発生回路１４からの制御
信号で周期的に切り替えられる。このスイッチ回路１７
が入力端子１８ａからの画像信号を選択する時にフレー
ム内符号化がされ、また、スイッチ回路１７が入力端子
１８ｂからの画像信号を選択する時にフレーム間符号化
がなされる。

後述のように、所定のフレーム数例えば５フレーム毎に
、１フレームがフレーム内符号化の処理を受け、他のフ
レームがフレーム間符号化の処理を受けるように、フレ
ーム内符号化とフレーム間符号化とが切り替えられる。

また、フレーム内符号化として、上体のように、サブバ
ンドコーディングが使用され、最も低域の信号ＬＬがＤ
ＣＴで符号化される。

トランスフォーマ−２０からの係数データが量子化回路
２１に供給され、所定の量子化ステップ幅でもって、係
数データの量子化がなされる。量子化回路２１の出力信
号が可変長符号のエンコーダ２２に供給される。エンコ
ーダ２２の出力信号がマルチプレクサ１２に供給される
。マルチプレクサ１２には、動き補償回路２７から動き
ベクトルが供給され、また、図示せずも量子化ステップ
幅、デッドゾーンの幅を示す信号が供給され、更に、フ
レーム内符号化とフレーム間符号化とを区別する■Ｄ信
号が供給され、これらのサイド情報と係数データとがマ
ルチプレクサ１２において、伝送データに変換される。

量子化回路２１の出力信号が逆トランスフォーマ−２３
に供給され、逆トランスフォーマ−２３の出力信号（フ
レーム差分）が加算回路２４に供給される。加算回路２
４の出力信号がフレームメモリ２５に供給される。フレ
ームメモリ２５には、復元画像が再現され、フレームメ
モリ２５の出力信号がループフィルタ２６を介して減算
回路１９及び加算回路２４に供給される。ループフィル
タ２６は、量子化回路２１における係数データの量子化
で発生するランダムノイズとブロック歪みを目立たなく
するために設けられている。

更に、動き補償回路２７が設けられ、動き補償回路２７
に、現フレームの画像データ（ブロック化回路１６の出
力信号）と前フレームの画像データ（フレームメモリ２
５の出力信号）とが供給される。動き補償回路２７では
、ブロックマツチングにより、フレーム間の動きを示す
動きベクトルが検出され、この動きベクトルがフレーム
メモリ２５及びマルチプレクサ１２に供給される。

上述のフレーム間符号化は、ＤＣＴ、！：ＤＰＣＭのハ
イブリッド符号であって、ＤＰＣＭで得られたフレーム
差分をコサイン変換しているので、高い圧縮率を実現で
きる。

上述のこの一実施例の符号化処理について第４図を参照
して説明する。

一例として、時間的に連続する５フレームを周期として
１フレームがフレーム内符号化がされ、残すの４フレー
ムがフレーム間フレームの処理を受ける。フレーム内符
号化がされる時には、スイッチ回路２の入力端子３ａが
選択され、スイッチ回路１７の入力端子１８ａが選択さ
れ、ゲート回路１１がオンする。この結果、第４図に示
すように、５フレームの期間の例えば２フレーム期間に
フレーム内符号化で発生した第１フレームの画像データ
と対応する符号化データＦ１が位置し、残りの３フレー
ムの期間に第２フレームから第５フレームの各画像デー
タと対応する符号化データＦ２〜Ｆ５が位置する符号化
データが発生する。

フレーム内符号化がされる第１フレームの符号化データ
Ｆ１は、サブバンドコーディングされたものである。第
４図に示すように、第１フレームの信号の中の最も低域
の信号ＬＬがコサイン変換で圧縮され、１フレーム期間
内に収まるデータに変換される。他の信号Ｌ）Ｉ、ＨＬ
、ＨＨが残りの１フレーム期間内に配置される０画像の
内容により発生する符号化データの量が変動するが、上
述のように、バッファメモリを使用し、量子化ステップ
幅及びデッドゾーンの幅を制御することで、第４図に示
す符号化データが形成される。

第５図は、ＣＤの渦巻状トラックの最内周側の一部を示
している。ディスクの半径方向のＸ−Ｘ線でトラックを
直線に展開した状態の記録データが第６図に示されてい
る。上述のように、フレーム内符号化の周期が５フレー
ムとされ、フレーム内符号化で発生したデータが２フレ
ーム期間にわたって挿入され、最も低域の信号ＬＬと対
応する符号化データ（ハツチング領域で示す）が２フレ
ーム期間の１フレーム期間内に記録される。第１番目の
フレームに対応する符号化データＦ１から５フレーム毎
にフレーム内符号化がされたデータが記録されている。

特殊再生動作例えばディスクの径方向のピックアップの
送り速度がノーマル再生動作に比して高速とされ、トラ
ックジャンプが生じるサーチ動作時には、第６図におい
て矢印で示すように、フレーム内符号化がされたデータ
中の最も低域の信号ＬＬの成分のみが順次再生される。

この第６図と対応する再生データは、第７図に示される
。第７図において、ハツチング領域は、頭出し時間（即
ち、ピックアップのトラックジャンプ及びフレーム内符
号化データを次に再生するまでに要する時間の合計）を
表している。また、第７図には、再生データと対応する
再生画像の表示動作が示されている。つまり、データＦ
１の中の信号ＬＬの符号化データＦｌ、ＬＬが復号され
て得られる復元画像Ｐ１が２フレーム期間繰り返してモ
ニター装置に表示される０次に、データＦ６の低域成分
と対応する復元画像Ｐ６が１フレーム時間表示され、更
に次に、データＦｉｌの低域成分と対応する復元画像ｐ
Ｈが１フレーム時間表示される。このように、低域成分
ＬＬの符号化データが略々１フレーム時間で再生できる
ので、略々１フレーム期間毎に変化する復元画像がサー
チ動作時に得られる。低域成分の信号ＬＬは、ぼけた画
像であるが、サーチ時の頭出しのためには、充分に利用
できるものである。

なお、この発明は、ＣＤ−ＲＯＭ以外のディスク状記録
媒体に、画像信号を高能率符号化して記録する場合に適
用することができる。

〔発明の効果〕

この発明では、フレーム内符号化処理において、１フレ
ームの画像信号の低域成分を別個に圧縮符号化し、サー
チ等の特殊再生時に、この低域成分のみを再生すること
により、フレーム毎に画像が変化する再生画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図及び
第３図はフィルタバンクの一例の構成を示すブロック図
及びその周波数特性を示す路線図、第４図はこの発明の
一実施例の符号化の説明に用いる路線図、第５図はこの
発明を適用できるディスク状記録媒体のトラックの一部
を示す路線図、第６図及び第７図はこの発明の一実施例
のサーチ動作時の説明に用いる路線図である。 １９：減算回路、 ２０：ＤＣＴのためのトランスフォーマ−２５：フレー
ムメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像信号を高能率符号化により圧縮してディスク状記録
   媒体上に記録するための画像信号の記録装置において、 所定数のフレーム周期の１フレームに関してフレーム内
   符号化処理を行い、上記１フレーム以外の他のフレーム
   に関してフレーム間符号化を行うようになし、 上記フレーム内符号化処理では、入力画像信号を複数の
   帯域に分割し、上記複数の帯域の信号を夫々高能率符号
   化し、最も低域の信号の符号化信号が１フレーム期間で
   再生できるようにしたことを特徴とする画像信号の記録
   装置。