JPH05292458A

JPH05292458A - 蓄積メディア用映像信号蓄積再生装置

Info

Publication number: JPH05292458A
Application number: JP4090806A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Tanaka; 知明田中; Hiroshi Honma; 洋本間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】画像信号を符号化する際に、２種類の符号化
データを生成し、ＨＤＤ（ハードディスク）に代表され
るような書き込み読み出し可能な蓄積メディアに蓄積
し、蓄積メディアから読み出す際に、２種類の符号化デ
ータのどちらかを読み出すかを選択することにより通常
再生及び特殊再生を行う。【構成】入力端子１に入力された画像信号は、通常再
生用符号化データは、離散コサイン変換部３、量子化部
４、可変長符号化部５で符号化データが生成され蓄積メ
ディア１４に蓄積される。特殊再生用符号化データは空
間フィルタ１０でサブサンプルを行い、画素数を１／４
に削減し、離散コサイン変換部１１、量子化部１２、可
変長符号化部１３で符号化データが生成され蓄積メディ
ア１４に蓄積される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は映像信号に符号化をし
て、蓄積メディアに蓄積し、再生する際に特殊再生を実
現できる映像信号蓄積再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄積された映像符号化データを復
号し高速再生や高速逆方向再生を行う方法として、特開
平２−２９５２８７号公報がある。これは、フレームを
符号化する際にフレームを概略画像データ（縮小デー
タ）と差分データで構成し、符号化し蓄積する。復号
（再生）時には復号したい位置へのステップ手段を有
し、高速再生時には再生するフレームの位置にスキップ
して概略画像データ（縮小データ）のみを復号する事に
より高速再生や高速逆方向再生を行う事が出来るもので
ある。

【０００３】次に動作について説明する。図３は、従来
例を示す構成図、図４は従来例の階層的フレーム内符号
化を施している場合の符号化データ列の例、図５は従来
例の符号化方法を実施する構成図、図６は図５の符号化
方式による符号化データ例、図７は図５の符号化方法に
対応する復号化方法を実施する構成例である。

【０００４】図３で２２は入力端子、２３は符号化装
置、２４は画像蓄積装置、２５は復号化装置、２６は出
力端子である。入力端子２２より入力した画像は符号化
装置２３により階層符号化され、画像蓄積装置２４に蓄
積される。再生時には、画像蓄積装置２４に蓄積された
画像を復号化装置２５で復号し出力端子２６を通して出
力する。

【０００５】図４は基本概念図であり、階層的フレーム
内符号化を施している場合の符号化データ列の例を示し
たものであり、各フレームの先頭データがＣＤなどの最
小読みだし単位であるトラックの先頭位置にくるように
なっている。フレーム内符号化データＡ１のうち概略画
像を表すデータａ１の部分のみを復号し、続いて次のフ
レーム内符号化データＡ２のうちデータａ２の部分を復
号する。（図４の高速順方向再生→→○３）データ
読み出し速度が一定であり、スキップの時間が十分小さ
いとすれば、全データＡ１を読み出すのに比べ、ごく少
量のデータであるａ１の部分のみを復号するため、通常
再生の１フレームを復号する時間に数フレームの概略画
像を得る事ができる。逆方向再生はａ１を復号したの
ち、逆方向にスキップすれば実現出来る（図４の高速逆
方向再生○１→○２→○３）。

【０００６】図５は符号化方法を実施するための構成例
であり、図において、２７は、ローパスフィルタ（Ｆｉ
ｌ）、２８はサブサンプル部（↓）、２９は離散コサイ
ン変換部（ＤＣＴ）、３０は量子化部（Ｑ）、３１は可
変長符号化部（ＶＬＣ）、３２は量子化コントローラ、
３３は逆量子化部（Ｑ^-1）、３４は逆離散コサイン変換
部（ＩＤＣＴ）、３５は内挿拡大部（ＩＮＴＰ）、３６
は減算部（−）、３７は離散コサイン変換部（ＤＣ
Ｔ）、３８は量子化部（Ｑ）、３９は可変長符号化部
（ＶＬＣ）、４０は量子化コントローラ、４１は逆量子
化部（Ｑ^-1）、４２は逆離散コサイン変換（ＩＤＣ
Ｔ）、４３は加算部（＋）、４４はフレームメモリ
（Ｆ．Ｍ）、４５は動き補償処理部（ＭＣ）、４６は可
変長符号化部（ＶＬＣ）、Ｓ５，Ｓ６はフレーム内とフ
レーム間符号化を切り換える連動スイッチである。他の
ものは、図３の同一符号のものと同じものである。

【０００７】次に動作の説明をする。映像信号は、入力
端子２２から入力され、フレーム内符号化時には、ロー
パスフィルタ２７に入力される。高周波成分を取り除か
れた信号はサブサンプル部で縦横１／２にサブサンプル
され、離散コサイン変換部２９で離散コサイン変換され
る。変換係数は量子化部３０で量子化され可変長符号化
部３１で可変長符号化された後、画像蓄積装置２４に格
納される。量子化、可変長符号化においては、各フレー
ム毎に符号量が一定になるように量子化コントローラ３
２で量子化ステップ幅が定められ用いられる。用いられ
たステップ幅は復号する際に必要である為同じく符号化
される。

【０００８】量子化部３０で、量子化された信号は逆量
子化部３３で逆量子化され、逆離散コサイン変換部３４
で逆離散コサイン変換され復号縮小画像となる。復号縮
小画像は内挿拡大部３５で内挿拡大され概略復号画像と
なり、減算部３６で原画像との差分が得られる。差分画
像は離散コサイン変換部３７で離散コサイン変換され量
子化部３８で量子化され可変長符号化部３９で可変長符
号化された後、画像蓄積装置２４に格納される。その際
あらかじめ定められたデータ量になるように量子化コン
トローラ４０で量子化ステップが決定され、用いられた
量子化ステップも符号化される。量子化部３８で量子化
された信号は逆量子化部４１で逆量子化され、逆離散コ
サイン変換部４２で逆離散コサイン変換され復号差分画
像となる。復号差分画像は加算部４３で概略復号画像と
加算された復号画像となる。復号画像は次フレームのフ
レーム間符号化に用いられるため、フレームメモリ４４
に格納される。

【０００９】フレーム間符号化時には、フレームメモリ
４４に蓄えられている前フレームの復号画像と原画像と
の間で、動き補償処理部４５で動き補償処理が行われ、
動き予測画像が生成される。原画像と動き予測画像は減
算部３６で差分が取られ、動き差分画像と成る。動き差
分画像は離散コサイン変換部３７で離散コサイン変換さ
れ量子化部３８で量子化され可変長符号化部３９で可変
長符号化される。その際、あらかじめ定められたデータ
量になるように量子化コントローラ４０で量子化ステッ
プが決定され、用いられた量子化ステップも符号化され
る。量子化された信号は逆量子化部４１で逆量子化さ
れ、逆離散コサイン変換部４２で逆離散コサイン変換さ
れ、復号動き差分画像が得られる。復号動き差分画像は
加算部４３で動き予測画像と加算された復号画像とな
る。復号画像は次フレームのフレーム間符号化に用いら
れるため、フレームメモリ４４に格納される。動き補償
処理で用いられた動きベクトルは復号器で用いるため可
変長符号化器４６で可変長符号化された後、画像蓄積装
置２４に格納される。

【００１０】図６は、図５の符号化方法で３フレームに
１度フレーム内符号化をした場合の画像符号化データを
示した例である。例えばフレーム内部分でフレーム間部
分の４倍の符号量が必要であったとすると、フレーム内
のデータのうち、１／２の部分を縮小画像の符号化に割
り当て、残りを差分信号の符号化に割り当てるようにす
れば、縮小画像の符号量は３フレーム分の符号量の和の
１／３となり、縮小画像の符号化データ部分のみをスキ
ップすれば、３倍速の高速再生が可能となる。

【００１１】図７に図５の符号化方法に対する復号化方
法を実現する構成例を示す。図の中で４７は、符号化デ
ータ読み取り部（ＲＥＡＤ）、４８は読み出しコントロ
ーラ（ＣＯＮＴ）、４９は可変長復号化部（ＶＬＣ
Ｄ）、５０は逆量子化部（Ｑ^-1）、５１は逆離散コサイ
ン変換部（ＩＤＣＴ）、５２は内挿拡大部（ＩＮＴ
Ｐ）、５３は加算部（＋）、５４はフレームメモリ
（Ｆ．Ｍ）、５５は動き補償処理部（ＭＣ）、Ｓ７，Ｓ
８，Ｓ９は連動スイッチで方向ａあるいはｂに連動す
る。他のものは、図５の同一符号のものと同じものであ
る。

【００１２】図７の動作を説明する。符号化データ読み
取り部４７において、画像蓄積装置２４に蓄積された符
号化データが読込まれる。その際、読み出しを行うメモ
リアドレスは読み出しコントローラ４８に制御され、通
常再生時にはデータ系列の順番に従って、また、高速再
生時には、各フレーム内階層的符号化部分の先頭位置に
スキップし、縮小画像に対する符号化データのみを読み
出すように制御する。符号化データ読み取り部４７で読
み出されたデータは可変長復号化部４９で復号化された
後、変換係数の部分は逆量子化部５０、逆離散コサイン
変換５１で画像信号にもどされる。また、可変長復号化
部４９の出力のうち、量子化ステップ幅に関する部分は
逆量子化部５０に送られ、動きベクトルに関する部分は
動き補償処理部５５に送られる。逆離散コサイン部５１
の出力が復号縮小画像である場合は連動スイッチＳ７，
Ｓ８，Ｓ９はａ方向に倒され、内挿拡大部５２で拡大さ
れフレームメモリ３３にそのまま送られる。高速再生時
には、復号縮小画像を出力端子２６より出力し、画像を
再生する。通常再生時には、差分画像、動き差分画像に
対する符号化データも復号し、逆離散コサイン部５１の
出力が復号差分データである場合には加算部５３でフレ
ームメモリ５４に蓄えられている画像縮小画面との和が
求められ復号画像が生成される。逆離散コサイン変換部
５１の出力が復号動き差分信号である場合は連動スイッ
チＳ７，Ｓ８，Ｓ９はｂ方向に倒され、動き補償処理部
５５でフレームメモリに蓄えられている前フレームの復
号画像を動きベクトルにしたがって並び変え生成された
動き予想画像との和が求められ、それを再生画像として
出力端子５より出力する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、階層符号化で符号化を行っているフレームはフレー
ム内符号化を行っている為、高能率符号化方式を用いる
事が出来ない。また、効率を向上させる為にフレーム間
符号化方式を用いるとそのフレームは階層符号化を行え
ないために高速再生や高速逆方向再生に利用できないと
いう問題点があった。

【００１４】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、通常再生用と特殊再生用の２種
類の符号化データを用意する事により、通常再生用符号
化に高能率符号化を施す事ができ、また可変速度の高速
再生や高速逆方向再生を可能とする蓄積メディア用映像
信号蓄積再生装置を得る事を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の蓄積メディア
用映像信号蓄積再生装置は、書き込み、読み出し可能な
蓄積メディアを備えた映像信号蓄積再生装置において、
映像信号を符号化する際に、順方向可変速度再生及び逆
方向可変速度再生の２種類の符号化データを生成する符
号化データ生成手段を備え、前記蓄積メディアは前記符
号化データ生成手段で生成された２種類の符号化データ
を蓄積するものである。

【００１６】請求項２の蓄積メディア用映像信号蓄積再
生装置は、書き込み、読み出し可能な蓄積メディアを備
えた映像信号蓄積再生装置において、前記蓄積メディア
から符号化データを読み出し復号する際に、要求に応じ
て順方向可変速度再生及び逆方向可変速度再生の２種類
の符号化データのいずれかを復号することにより順方向
可変速度再生或は逆方向可変速度再生を行う手段を備え
たものである。

【００１７】

【作用】請求項１の蓄積メディア用映像信号蓄積再生装
置は、蓄積時に同一の入力信号に対して２種類の符号化
方式を用いて、符号化データを生成し蓄積メディアに蓄
積する。

【００１８】請求項２の蓄積メディア用映像信号蓄積再
生装置は、蓄積メディアに蓄積されている２種類の符号
化データのいずれかを要求に応じて読み出し、順方向可
変速度再生或は逆方向可変速度再生を行う。

【００１９】

【実施例】実施例１．図１は本発明の映像信号蓄積装置
の一実施例を示す構成図であり、図において、１は入力
端子、２は減算部（−）、３は離散コサイン変換部（Ｄ
ＣＴ）、４は量子化部（Ｑ）、５は可変長符号化部（Ｖ
ＬＣ）、６は逆量子化部（Ｑ^-1）、７は逆離散コサイン
変換部（ＩＤＣＴ）、８は加算部（＋）、９はフレーム
メモリ（Ｆ．Ｍ）、１０は空間フィルタ（ＦＩＬ）、１
１は離散コサイン変換部（ＤＣＴ）、１２は量子化部
（Ｑ）、１３は可変長復号化部（ＶＬＣ）、１４は蓄積
メディア、Ｓ１はフレーム内符号化とフレーム間符号化
の切り換えスイッチである。

【００２０】次に動作について説明する。１．通常再生用符号化データの生成について、入力端子
１から入力された画像信号は、減算部２でＳ１によりフ
レーム間符号化を行う際にはフレームメモリ９との、フ
レーム内符号化を行う際には、“０”との差分を取り、
差分データが生成される。差分データは離散コサイン変
換部３で、離散コサイン変換係数が生成される。離散コ
サイン変換係数は量子化部４で量子化され、可変長符号
化部５で可変長符号に変換され、可変長データが蓄積メ
ディア１４に蓄積される。また、量子化部４で生成され
た量子化データは次のフレームで差分を取るために、逆
量子化部６で逆量子化され、逆離散コサイン変換部７で
逆離散コサイン変換され、加算部８でフレームメモリ９
に収納されている前フレームデータとの和を取り、現フ
レームデータを生成し、再びフレームメモリ９に収納さ
れる。ここでは、符号化方式としてフレーム間差分＋離
散コサイン変換を用いているが他の高能率符号化方式を
用いても良い。

【００２１】２．特殊再生用符号化データの生成につい
て、入力端子１から入力された画像信号は、空間フィル
タ１０で水平、垂直方向のサブサンプリングを行い画素
数を１／４に削減し情報量の削減を行う。空間フィルタ
１０の出力は離散コサイン変換部１１で離散コサイン変
換係数が生成される。離散コサイン変換係数は量子化器
１２で量子化され、可変長符号化部１３で可変長符号に
変換され、可変長データが蓄積メディア１４に蓄積され
る。ここでは、情報量削減の為にサブサンプルを行い画
素数を１／４に削減しているが要求される画質によりサ
ブサンプルを行わなかったり、削減量を１／４以上にし
ても良い。

【００２２】上記の２種類の符号化データを、同一もし
くは同時にアクセスできる蓄積メディア１４に蓄積する
事により蓄積メディア用映像信号蓄積装置を構成する事
ができる。

【００２３】実施例２．図２は本発明の映像信号再生装
置の他の実施例を示す構成図であり、図において、１４
は蓄積メディア、１５は可変長復号化部（ＶＬＤ）、１
６は逆量子化部（Ｑ^-1）、１７は逆離散コサイン変換部
（ＩＤＣＴ）、１８は加算部（＋）、１９はフレームメ
モリ（Ｆ．Ｍ）、２０は空間フィルタ（ＦＩＬ）、２１
は出力端子、Ｓ２とＳ３は通常再生と特殊再生の切り換
えスイッチで、Ｓ４は通常再生時のフレーム内符号化と
フレーム間符号化の切り換えスイッチである。

【００２４】次に動作について説明する。１．通常再生時の再生方法、Ｓ２，Ｓ３はａ（通常再
生）に設定される。通常再生符号化データを蓄積メディ
ア１４より蓄積されている順番に連続的に読みだされ、
可変長復号化部１５で復号され、逆量子化部１６で逆量
子化され、逆離散コサイン変換部１７で逆コサイン変換
される。変換係数は加算部１８で符号化データがフレー
ム間符号化の場合はフレームメモリ１９のデータと、符
号化データがフレーム内符号化データの場合は“０”と
の加算を行い出力端子２１より出力される。

【００２５】２．特殊再生時の再生方法、Ｓ２，Ｓ３は
ｂ（特殊再生）に設定される。特殊再生符号化データを
蓄積メディア１４より読みだし、可変長復号部１５で復
号され、逆量子化部１６で逆量子化され、逆離散コサイ
ン変換部１７で逆コサイン変換される。特殊再生符号化
データはフレーム内符号化データであるので、変換係数
は加算部１８で“０”との加算を行い復号画面を生成す
る。符号化時にサブサンプルを行い画素を１／４に削減
している空間フィルタ２０で画素を補間し、出力端子２
１より出力される。

【００２６】上記の特殊再生の読み出し時に、符号化デ
ータを蓄積されている順番に連続的に読み出せば、画質
は通常再生時よりは画質が劣化するが通常再生が行え
る。また、書き込み順に１フレーム毎に読み出せば、順
方向の２倍速再生が行え、書き込み順と逆に１フレーム
毎に読み出せば、逆方向の２倍速再生が行える。この様
に読み出しの順序を変更させる事により可変速度の順方
向、逆方向再生を行うことが可能となる。

【００２７】また、通常再生用符号化データと特殊再生
用符号化データの関連が分かっている場合は、途中まで
通常再生を行い、順方向の２倍速再生を行い必要な画面
を見付け出した後に、通常再生に戻るような再生を行う
事ができる。

【００２８】また、通常再生用と特殊再生用にそれぞれ
専用の再生装置が用意されている場合は、通常再生を行
いながら、特殊再生を行い必要な場面を予め探し出した
り、２種類の再生画像を合成して１つのディスプレイに
写し出す事も可能となる。

【００２９】

【発明の効果】この発明は、次に記載する効果を奏す
る。請求項１の蓄積メディア用映像信号蓄積再生装置
は、書き込み、読み出し可能な蓄積メディアを備えた映
像信号蓄積再生装置において、映像信号を符号化する際
に、順方向可変速度再生及び逆方向可変速度再生の２種
類の符号化データを生成する符号化データ生成手段を備
え、前記蓄積メディアは前記符号化データ生成手段で生
成された２種類の符号化データを蓄積する構成にしたの
で、それぞれに適した符号化を行うことができる。

【００３０】請求項２の蓄積メディア用映像信号蓄積再
生装置は、書き込み、読み出し可能な蓄積メディアを備
えた映像信号蓄積再生装置において、前記蓄積メディア
から符号化データを読み出し復号する際に、要求に応じ
て順方向可変速度再生及び逆方向可変速度再生の２種類
の符号化データのいずれかを復号することにより順方向
可変速度再生或いは逆方向可変速度再生を行う手段を備
えた構成にしたので、２種類の符号化データを必要に応
じて蓄積メディアから読み出し、再生するので順方向可
変速度再生及び逆方向可変速度再生を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による蓄積メディア用映像蓄
積再生装置を示す構成図である。

【図２】本発明の他の実施例による蓄積メディア用映像
蓄積再生装置を示す構成図である。

【図３】従来例の構成図である。

【図４】従来例の階層的フレーム内符号化を施している
場合の符号化データ列の例を示した図である。

【図５】従来例の符号化方法を実施する構成図である。

【図６】従来例の図５の符号化方式による符号化データ
例を示す図である。

【図７】従来例の図５の符号化方法に対応する復号化方
法を実施する構成図である。

【符号の説明】

１入力端子２減算部３離散コサイン変換部４量子化部５可変長符号化部６逆量子化部７逆離散コサイン変換部８加算部９フレームメモリ１０空間フィルタ１１離散コサイン変換部１２量子化部１３可変長符号化部１４蓄積メディア１５可変長復号化部１６逆量子化部１７逆離散コサイン変換部１８加算部１９フレームメモリ２０空間フィルタ２１出力端子Ｓ１フレーム内符号化とフレーム間符号化の切り換え
スイッチＳ２通常再生と特殊再生の切り換えスイッチＳ３通常再生と特殊再生の切り換えスイッチＳ４フレーム内符号化とフレーム間符号化の切り換え
スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】書き込み、読み出し可能な蓄積メディア
を備えた映像信号蓄積再生装置において、映像信号を符
号化する際に、順方向可変速度再生及び逆方向可変速度
再生の２種類の符号化データを生成する符号化データ生
成手段を備え、前記蓄積メディアは前記符号化データ生
成手段で生成された２種類の符号化データを蓄積するこ
とを特徴とする蓄積メディア用映像信号蓄積再生装置。
【請求項２】書き込み、読み出し可能な蓄積メディア
を備えた映像信号蓄積再生装置において、前記蓄積メデ
ィアから符号化データを読み出し復号する際に、要求に
応じて順方向可変速度再生及び逆方向可変速度再生の２
種類の符号化データのいずれかを復号することにより順
方向可変速度再生或は逆方向可変速度再生を行う手順を
備えたことを特徴とする蓄積メディア用映像信号蓄積再
生装置。