JPH0472977A - Ｄｃｔ圧縮動画データの記録・再生方式 - 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） 本発明は、教育用や娯楽用の対話型動画記録・再生シス
テムとして利用されるＴ）ＣＴ圧縮動画データの記録・
再生装置に関するものである。

（従来の技術） 現在、教育用や娯楽用の対話型動画記録・再生システム
が開発されつつある。このシステムでは、テレビジョン
信号の場合と同様に、一連の動画が時間軸上に所定間隔
で離散的に配列されるフレームと称される画面の集合と
して処理され、ＣＤ−ＲＯＭなどと称される大容量の光
デイスク記録装置に記録される。

このような動画記録・再生システムでは、記録容量の低
減を図るうえで高能率のデータ圧縮が必要になる。

また、対話型再生システムとしての利便性を高めるうえ
で、静ＩＦ、逆転、高速再生など各種の特殊再生に適し
たデータ形式が必要になる。

本出願人の先願に係わる「画像の圧縮記録システム」　
（特願昭６２−１０８３５０）によれば、フレーム間／
フレーム内予測符号化と量子化との組合せによってデー
タ圧縮の高能率化と逆転再生の容易化を図った圧縮記録
と再生の手法が開示されている。

すなわち、圧縮・記録手段は、動画を構成する複数の連
続フレームのそれぞれに対し、先行フレーム内の対応の
画素データとの差分を算定してフレーム間予測誤差信号
を得るフレーム間予測符号化又は現フレーム内の先行画
素との差分を算定してフレーム内予測誤差信号を得るフ
レーム内予測符号化を含むハイブリッド圧縮を施してデ
ータ部を作成し７、このデータ部にインデックス部を付
加しつつＤＣＴ圧縮動画データとして光ディスクに記録
する。再生記録手段は、この光ディスクから読出された
ＤＣＴ圧縮動画データのデータ部をインデックス部を参
照しつつ復調して画素データ群を再生し、動画として表
示部に表示させる。

（発明が解決しようとする課題） 上記先願に係わる画像の圧縮記録システムでは、フレー
ム間／フレーム内予測符号化と量子化との絹合せにより
高能率のデータ圧縮と逆転再生などの容易化を図ってい
るが、サーチ動作については有効な実現方法を開示して
いない。

サーチ指令では表示対象のフレームが指定されるが、こ
の指定されるフレームは通常はフレーム間予測符号化に
基づき作成されているためこれを再生し表示したのでは
有効な表示画面が構成できないという固有の問題がある
。

（課題を解決するための手段） 本発明に係わるＤＣＴ圧縮動画データの記録・再生方式
によれば、圧縮・記録手段は、フレーム内符号化フレー
ムの格納アドレスをインデックス部に含める手段を備え
ている。

更に、再生手段は、インデックス部に含まれるフレーム
内符号化フレームの格納アドレスを再生に先立ってメモ
リ上に展開する手段と、サーチ指令を受けた場合にメモ
リ上に展開済みの格納アドレスに基づきフレーム内符号
化フレームのうちサーチ指令で指定されたフレームに最
も近いフレームを記録媒体から選択的に読出して再生し
表示する手段とを備えることにより、対話型装置からの
指令に応じてサーチ動作を容易に実現するように構成さ
れている。

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。

（実施例） 第１図は、本発明の一実施例に係わるＤＣＴ圧縮動画デ
ータの記録・再生方式を適用する圧縮・記録系の構成を
示すブロック図であり、ＩＮは圧縮・記録対象の動画デ
ータの入力端子、１１は予測符号化部、１２は離散コサ
イン変換（ＤＣＴ）部、１３はスカラー量子化（Ｓ　Ｑ
）部、１４は可変長符号化（ＶＬＣ）部、１５はバッフ
ァメモリ、１６は記録データ組立て部、１７は光デイス
ク記録部である。

入力端子ＩＮから予測符号化部１１に供給される動画デ
ータを構成する各フレームは、複数のブロックに等分割
される。すなわち、第２図に示すように、各フレームが
行と列方向のそれぞれに１／ｍと１／ｎに等分割される
ことにより８１１からＲｍｎまでのｍｎ個のブロックが
生成される。

各ブロックは、行と列方向に配列された８Ｘ８（１？ｉ
ｌの画素データから構成されている。

次に、各ブロックごとにフレーム間予測符号化又はフレ
ーム内予測符号化によるデータ圧縮が行われる。フレー
ム間予測符号化は、先行フレーム内の対応の画素データ
との差分を算定してフレーム間予測誤差信号を生成する
ことにより行われ、フレーム内予測符号化はフレーム内
の先行画素と（６）′ の差分を算定してフレーム内予測誤差信号を生成するこ
とにより行われる。この予測符号化はフレーム間予測符
号化を主体としており、圧縮・記録系と再生系との間の
誤差信号の累積に起因する画質の劣化を防止するうえで
、適宜な頻度でフレーム内予測符号化への変更（リフレ
ッシュ）が行われる。また、情景の切り替えによりフレ
ーム間の相関が極端に低下した場合には適応的にフレー
ム内予測符号化への変更が行われる。

上記フレーム間／フレーム内予測符号化によって生成さ
れた予測誤差信号ｅ　（ｉ、ｊ）は、第３図に示すよう
に、符号化前の画素データと同様に各ブロック内で８行
８列に配列されている。この予測誤差信号ｅ　（ｉ、ｊ
）は、次段の離散コサイン変換部（ＤＣＴ）１２におい
て離散コサイン変換され、第４図に示すように、空間周
波数ｕ、　　ｖ空間内に８行８列で配列される変換係数
群Ｅ　（ｕ。

■）が生成される。次段のスカラー量子化（Ｓ　Ｑ）部
１３では、この変換係数群Ｅ　（ｕ、　　ｖ）に対して
スカラー量子化が行われる。このスカラー量子化（ＳＱ
）という用語は、変換係数群をその（ｕ。

■）空間内の分布パターンに基づき多次元的に量子化す
るベクトル量子化と区別するためのものであり、このス
カラー量子化においては通常の量子化の場合と同様に個
々の変換係数について所定の量子化ステップで量子化が
行われる。

この量子化された変換係数群は、次段の可変長符号化（
ＶＬＣ）部１４において、出現頻度の高いものほど短い
符号が割当てられるという可変長符号化が施され、可変
長量子化変換係数としてバッファメモリ１５に蓄積され
る。

記録データ明文て部１６は、バッファメモリ１５から可
変長量子化変換係数を読出し、これらに所定のインデッ
クスやヘッダなどを付加しつつ所定フォーマットのＤＣ
Ｔ圧縮動画データとして光デイスク記録部１７に供給す
る。このヘッダには、圧縮に際し適用された圧縮方法に
関する各種の情報（フレーム間とフレーム内のいずれの
予測符号化が適用されたかを示すタイプ情報、量子化の
ステップ幅を含む量子化特性など）を可変長符号化した
ものが制御コードとして含まれている。

なお、フレーム内予測符号化を行わずに、フレーム内の
画素データをそのまま後段の圧縮部に供給する方式もあ
る。このそのままの方式とフレーム内予測符号化の方式
とを含めてフレーム内符号化と称する。

この光ディスクに記録されるＤＣＴ圧縮動画データは、
第５図のデータフォーマットに例示するように、先頭部
分にインデックスが付加された複数のシーンから成り、
各シーンは複数のシロットから成り、各ショットは複数
のフレームとヌルコードから構成されている。このショ
ットは、光ディスクの物理的記録単位である２にバイト
のＣＤフレーム（１画面を意味するフレームと区別する
ためにこのように称する）の整数倍に設定されている。

可変長符号化のため各フレームのデータ長は変動し、こ
れに伴いショットの末尾には後続のＩＣＤフレームのデ
ータ長に満たない長さの空き部分が生じる。この空き部
分には無効データとして扱われるヌルコードが挿入され
る。１フレームのデータは、複数のブロックデータで構
成され、各ブロックデータは先頭に付加されるブロック
ヘッダと、これに続く圧縮画素データと、ブロックの末
尾を示す終了コードであるエンド・オブ・ブロック（Ｅ
ＯＢ）から成る。

また、各フレームデータの先頭に付加されるピクチャヘ
ッダは、フレームデータ長、フレーム単位の予測符号化
の形式を示すフレームタイプ情報、量子化特性、フレー
ム単位の動きベクトルを示すグローバル動きベクトル、
パリティ、予備領域から成る。更に、各ブロックデータ
の先頭に付加されるブロックヘッダは、ブロックアドレ
ス、ブロック単位の予測符号化の形式を示すブロックタ
イプ情報、スキャンクラス、ブロック端子の動きベクト
ルを示す差分動きベクトルなどのブロック属性から構成
される。

上記ＤＣＴ圧縮動画データの先頭部分に付加されるイン
デックスは、第６図に示すように、このＴ’）ＣＴ圧縮
動画データ全体のデータ長、タイトル、シーン数と、各
シーンに関するシーン情報の集合（ｌ　Ｏ） とから成る。各シーン情報は、シーン番号、シーンタイ
トル、ショツト数等と、各ショットに関するショット情
報の集合とから成る。各ショット情報は、ショット番号
、格納アドレス、画像ファイル名、画像タイトル名、フ
レーム数、拡張のための予備領域から成る。

各ショット情報内の予備領域には、第６図最下段に例示
する構成のフレーム内符号化情報が収容される。このフ
レーム内符号化情報は、フレーム内符号化を受けたフレ
ーム（すなわち、フレーム内予測誤差信号又はフレーム
内の画像信号そのものがブロック分割されＤＣＴ圧縮を
受けることによって符号化されたフレーム）に関する格
納アドレスとデータ長の対から構成されている。

第７図は、上記実施例のＤＣＴ圧縮動画データの記録・
再生方式を適用する再生装置の構成を示すブロック図で
あり、２１は光デイスク再生部、２２はバッファメモリ
、２３は逆回変長符号化部（ＶＬＤ）、２４は逆量子化
（Ｑ−’）部、２５は逆離散コサイン変換（ＤＣＴ−’
）部、２６は復号化部、２７は表示部、２８は主制御部
、２９は対話装置である。

ユーザーが対話装置２９から再生開始の指令を発すると
、これを受けた主制御部２８は、光デイスク再生部２１
に再生動作を開始させる。この再件動作の開始に際し、
主制御部２８は、光ディスクに記録されている圧縮デー
タのインデックス情報中のフレーム内符号化情報（第６
図の最下段）を光デイスク再生部２１に読出させる。こ
のフレーム内符号化情報は圧縮を受けておらず、５Ｃ８
Ｉインタフ工−ス部３５．３７とシステムバス３８を介
してそのまま主制御部に転送され、ＲＡＭ３４−ヒに展
開される。

光デイスク再生部２１で再生された圧縮動画データは、
ＳＣ３Ｉインタフェース部３５、バス３６．５Ｃ３Ｉイ
ンタフ工−ス部３７、共通バス３８を介して書込み制御
部３１の制御のちとにバッファメモリ２２に書込まれる
。バッファメモリ２２から読出し制御部３２の制御のち
とに読出された圧縮画像データは、スイッチ３９を介し
て逆回変長符号化部２３に供給され、ここで固定長の量
子化変換係数や制御コードへの復号が行われる。

この逆回変長符号化部２３で復号された量子化変換係数
は、逆量子化部２４に供給される。一方、固定長に復号
されたピクチャーヘッダやブロック属性に含まれる量子
化特性、フレームタイプ情報、ブロックタイプ情報、動
きベクトルなどの制御コードは後段の逆量子化部２４や
復号化部２６に供給される。

逆量子化部２４は、逆回変長符号化部２３から供給され
る固定長の量子化変換係数を同じく逆回変長符号化部２
３から制御コードとして供給される量子化特性に従って
変換係数に復元し、逆離散コサイン変換部２５に供給す
る。逆離散コサイン変換部２５は、逆量子化部２４から
供給される変換係数を実空間内の予測誤差信号に復元し
て復号化部２６に供給する。復化部２６は、逆離散コサ
イン変換部２５から供給される画素データに対し逆回変
長符号化部２３から制御コードの一部として供給される
予測符号化の形式を示すタイプ情報に従ってフレーム間
あるいはフレーム予測符号化の復号化を行うことにより
圧縮前の画素データ群に復元して表示部２７に供給する
。

ト述の復号化部２６は、第８図に示すように、予測誤差
信号の入力端子■１と、制御コードの入力端子１２．Ｔ
３と、加算器５１と、フレームメモリ５２と、遅延器５
３と、データ出力端子Ｏとから構成されている。

前段の逆離散コサイン変換部２５から出力される予測誤
差信号は、データ入力端子１１から加算器５１の一方の
入力端子に供給される。一方、入力端子■２には予測符
号化がフレーム間予測符号化であるかフレーム内予測符
号化であるかを示すフレームタイプ情報やブロックタイ
プ情報などの制御コードが供給され、この制御コードに
従ってスイッチ５４が切替えられる。加算器５１の一方
の入力端子に供給される予測誤差信号がフレーム間予測
符号化によるものであれば、フレームメモＩＪ５２から
出力される先行フレームの画素データがスイッチ５４を
経て加算器５１の他方の入力端子に供給され、両者の加
算によって現フレームの画素データに復元され、データ
出力端子０を経て表示部に供給されると共に、フレーム
メモリ５２と遅延器５３とに供給される。これに対して
、加算器５１の一方の入力端子に供給される予測誤差信
号がフレーム内予測符号化によるものであれば、遅延器
５３から出力される現フレーム内の先行の画素データが
スイッチ５４を経て加算器５】の他方の入力端子に供給
され、両者の加算によって現フレーム内の画素データに
復元され、データ出力端子Ｏを経て表示部に供給される
と共に、フレームメモリ５２と遅延器５３とに供給され
る。

制御部２８は、上述の再生動作中に対話装置２９からサ
ーチ指令を受けると、ＲＡＭ３４上に展開済みのフレー
ム内符号化情報を参照することによりサーチ指令におい
て指定されたフレームと最も近いフレーム内符号化フレ
ームを検索する。制御部２８は、この検索したフレーム
内符号化フレームを光デイスク再生部２１に読出させ、
復調して表示させる。

以上、記録媒体として光ディスクを使用する構成を例に
とって本発明を説明した。しかしながら、この光ディス
クに代えて光磁気ディスクなど他の適宜な記録媒体を使
用する構成とすることもできる。

（発明の効果） 以−Ｆ詳細に説明したように、本発明の記録・再生方式
は、再生に先立ってインデックス情報に含まれるフレー
ム内符号化フレームの格納アドレスをメモリ上に展開し
ておき、サーチ指令を受けると上記格納アドレスに基づ
き指定されたフレームに最も近いフレーム内符号化フレ
ームを検索し、記録媒体から選択的に再生して表示する
構成であるから、確実なサーチ動作を容易に実現できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるｒ）ＣＴ圧縮動画デ
ータの記録・再生方式を適用する圧縮・記録系の構成を
示すブロック図、第２図は圧縮・記録系によるブロック
分割方法を説明するための概意図、第３図はブロック内
の予測誤差信号の配列を例示する概念図、第４図はブロ
ック内の予測誤差信号を離散コサイン変換して得られる
変換係数の周波数空間内の配列を例示する概念図、第５
図は光デイスク内に記録されるＯＣＴ圧縮動画データの
データフォーマットを例示する概念図、第６図は第５図
のインデックス、シーン情報、ショット情報及びフレー
ム内符号化情報の構成を例示する概念図、第７図は上記
実施例に係わるＤＣＴ圧縮動画データの再生系の構成を
示すブロック図、第８図は第１図の逆子側符号化部（２
６）の構成を例示するブロック図である。 １１・・・予測符号化部、１２・・・離散コサイン変換
（ＤＣＴ）部、１３・・・スカラー量子化（ＳＱ）部、
１４・・・可変長符号化（ＶＬＣ）部、１５・・・バッ
ファメモリ、１６・・・記録データ組立て部、１７・・
・光デイスク記録部、２１・・・光デイスク再生部、２
２・・・バッファメモリ、２３・・・逆回変長符号化（
ＶＬＩ））部、２４・・・逆量子化（Ｑ−’）部、２５
・・・逆離散コサイン変換（ＤＣＴ−’）部、２６・・
・復号化部、２７・・・表示部。 特許出願人　日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 代理人弁理士櫻井俊彦（外１名） 第 図 ２０００−一・０ ３０００−−−○ ○ ○− 一−○ 第 図 ２０００−一−０ ３０００−ｍ−〇 ○ ○−一一〇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　動画を構成する複数の連続フレームのそれぞれに対し
   、フレーム間予測符号化又はフレーム内符号化の一方と
   離散コサイン変換とを含むハイブリッド圧縮を施してデ
   ータ部を作成し、このデータ部にインデックス部を付加
   しつつＤＣＴ圧縮動画データとして記録媒体に記録する
   圧縮・記録手段と、 この記録媒体から読出されたＤＣＴ圧縮動画データのデ
   ータ部をインデックス部を参照しつつ復調して画素デー
   タ群を再生する再生手段と、この再生された画素データ
   群を表示する表示手段とを備え、 前記圧縮・記録手段は、前記フレーム内符号化を受けた
   フレームの格納アドレスを前記インデックス部に含める
   手段を備え、 前記再生手段は、前記インデックス部に含まれるフレー
   ム内符号化を受けたフレームの格納アドレスを再生に先
   立ってメモリ上に展開する手段と、サーチ指令を受けた
   場合に前記メモリ上に展開済みの格納アドレスに基づき
   フレーム内符号化を受けたフレームのうち前記サーチ指
   令で指定されたフレームに最も近いフレームを前記記録
   媒体から選択的に読出して再生し表示する手段とを備え
   たことを特徴とするＤＣＴ圧縮動画データの記録・再生
   方式。