JPH0591470A

JPH0591470A - 動画データ格納方法

Info

Publication number: JPH0591470A
Application number: JP3252033A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Yamane; 靖彦山根; Takumi Hasebe; 巧長谷部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】動画データを符号化し、記憶媒体に格納した
データを再生する際の画質の劣化を抑える。【構成】直交変換部１０２で処理され、量子化部１０
３で量子化された係数を、階層化制御部１０５に従って
階層的に符号化したデータに対し、記憶媒体のデータ転
送速度、１トラックに記憶できるデータ量に従って、フ
ィールド数設定部１０６で動画再生可能なフィールド数
を求め、その情報に従ってデータ構造変換部１０７で動
画再生可能なデータと動画再生不可能なデータをそれぞ
れ連続的に出力し、記憶媒体には別のトラック上に格納
する。【効果】符号データを再生する際、静止、コマ送り
等、読みだし時間に余裕がある場合には、より画質の劣
化の少ない画像を再生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として符号化により圧
縮した動画データを蓄積する画像データ蓄積装置とか、
前記動画データを伝送する画像データ伝送装置等に用い
られ、特に動画データを再生する際、画質の劣化を抑え
ることができるように工夫された動画データの格納方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データを符号化してデータ圧縮する
際、近接する画像のデータは相関性が高いことに着目し
て、例えば画像データをＮ×Ｎ画素のブロックに分割
し、Ｎ×Ｎ画素からなるブロック内のデータに離散コサ
イン変換（ＤＣＴ）等の直交変換し、その変換係数を符
号化して圧縮する方式が用いられることがある。

【０００３】上記Ｎ×Ｎの２次元のブロックの画素に対
して、離散コサイン変換を施して得られる変換係数は、
一般に例えば、図１６に斜線で示す低次にエネルギーが
集中するため比較的大きな値を有することが多い。特
に、低周波成分の多いブロックの変換係数は、ブロック
の左上に数値の大きいものが集中し、右下には数値の小
さいものや零であるものが多くなる。

【０００４】そこで、上記のような変換係数を量子化し
て符号化する場合には、次のような処理によって、デー
タ圧縮の高能率化を図る可変長符号化方式手法が多く用
いられている。すなわち、例えば８×８画素のブロック
に直交変換を施した変換係数を符号化する場合には、図
１７に矢印で示す方向に係数データを順次スキャンして
一次元のデータに配列し、連続する零係数の個数と非零
係数値とを組にして組データを形成し、この組データを
符号化する。

【０００５】ところで、動画データの蓄積や伝送をおこ
なう場合、符号化後の符号データ量を一定量以下にした
い、あるいは画素を階層的に管理したいという要求があ
る。これは、一定時間内に記録媒体からの読出し得るデ
ータ量が決まっているためである。このような符号量を
一定量以下に抑える、あるいは符号データを階層的に管
理する方式として、直交変換のあとの係数を周波数帯域
ごとに階層的に符号化し、符号量を一定量以下に抑える
場合には、一定量をオーバーした符号データに関して、
以降の階層の符号データを切り捨てることで総符号量を
一定量以下に抑える方式がある。（特願平３−３５８８
３）この方式における処理は、フィールドあるいはフレ
ーム単位の処理になり、この処理を時間軸方向のすべて
のフィールドデータあるいはフレームデータに対して行
うことで動画に対応できる。

【０００６】以下、上記従来方式の符号データの制御方
法について説明する。図３はブロック内を８つの階層に
分割した例である。符号化時には各階層ごとに図２に示
す全てのブロックを符号化する。図１８に動画をフィー
ルド毎に階層的に符号化し、さらに、各フィールドデー
タを動画再生可能な符号量に抑え、記録媒体に格納した
際のデータ構造を示す。同図の第１フィールドのデータ
において、第５階層の符号データまでが本フィールドに
おいて動画再生可能なデータ量である。

【０００７】このように、フィールド内の符号データ量
を動画再生可能なデータ量以下に抑えて記録媒体に記憶
する場合は、第１フィールドの第６階層以降を切り捨て
て記憶し、第２フィールド以降は第１フィールドの第５
階層の符号データに連続して記憶する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記方式に
よれば、データを記録媒体（例えば、光磁気ディスク）
に記憶する際に、記録媒体からのデータ転送速度に応じ
て高次階層の符号データを切り捨てているため、静止、
コマ送り等の読み出し速度に余裕がある場合であっても
記憶されている低次階層の符号データのみによって画像
再生を行うことになり、再生画像の画質はあまりよくな
いものである。

【０００９】また、フィールド単位に一定量を越える階
層の符号データを切り捨てているので、処理するフィー
ルド数が多くなるに従って、フィールド単位での実際の
符号データと動画再生可能な符号量の誤差が累積し効率
が悪いという問題点も有していた。本発明はかかる点に
鑑み、動画データを使用する記録媒体に適したデータ構
造で格納することで、記録媒体からのデータの読み出し
時間に余裕がある場合は、画質劣化の少ない画像を再生
でき、しかも符号データ量を一定量以下に抑える場合、
切り捨てる情報を少なくすることができる、動画データ
格納方法の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、動画を構成する１つのフィールドデータ或
いはフレームデータを所定画素数の画素ブロックに分割
し、各画素ブロックに対して直交変換を施した後、量子
化を行って係数データを得、これを階層化すると共に各
階層毎に係数を符号化する符号化装置における動画デー
タ格納方法であって、記録媒体のデータ転送速度および
所定の記録領域に記録できるデータ量に従って前記所定
領域に記録するフィールド数又はフレーム数を指定する
ステップと、符号化装置において符号化された階層デー
タを指定されたフィールド数若しくはフレーム数まとめ
て所定のデータ構造に変換するステップと、データ構造
を変換された１まとまりのデータ群を動画再生可能なデ
ータ量を上限として前記記録媒体の所定記録領域に格納
するステップと、からなることを特徴とする。

【００１１】ここで、前記データ構造に変換するステッ
プは、各フィールド又はフレーム毎に符号化データを階
層化したものを、指定されたフィールド数又はフレーム
数にわたって階層別に並べ変えるステップとすることが
できる。又、前記データ構造に変換するステップは、指
定されたフィールド数又はフレーム数にわたって、フィ
ールド番号順若しくはフレーム番号順に符号データを並
び変えるステップとすることができる。

【００１２】更に、動画データ格納方法は、更に、デー
タ構造を変換された１まとまりのデータ群のうち、動画
再生可能なデータ量を越えたデータについて記録媒体の
別の領域に記録するステップを有することができる。
又、動画データ格納方法は、更に、データ構造を変換さ
れた１まとまりのデータ群のうち、動画再生可能なデー
タ量を越えたデータについて廃棄するステップを有する
ことができる。

【００１３】

【作用】本発明によれば上記構成によって、動画再生可
能な複数のフィールド又はフレームを含む各階層の符号
データが、例えば階層順に記録媒体の所定の記憶領域に
格納されるし、また残りの動画再生不可能な高次階層の
符号データは、他の記憶領域に格納される。

【００１４】これによって、複数フィールド単位で動画
再生可能な符号量に抑えることができるし、また通常の
動画再生時は、高次の階層を切り捨てた符号データを記
録媒体から読み出し再生し、記録媒体からの読み出し時
間に余裕があれば、その範囲で高次の階層の符号データ
を読み出し再生することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例の符号化装置につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実
施例における符号化装置のブロック図を示すものであ
る。図において、１０１がブロック分割部で、１フィー
ルドの画像データを例えば８×８の画素ブロックに分割
する。図２は分割された画素ブロックを示している。１
０２は分割された個々の画素ブロックに対して直交変換
の１つであるＤＣＴ処理をほどこすＤＣＴ部である。図
３に１つの画素ブロックにおいてＤＣＴを施した後の係
数データのブロックを示す。ＤＣＴ後の係数は左上に位
置している係数データほど低周波成分であり、左上端は
そのブロックの平均値を示すＤＣ成分となる。右下にい
くほど高周波成分を含むＤＣＴ係数となっている。

【００１６】１０３はＤＣＴ処理後の係数データに対し
て量子化処理を行う量子化部、１０４は符号化部であ
る。この符号化部１０４では、先ず、階層制御部１０５
の情報に従って各画素ブロック内を階層分割し、符号化
処理する。図３に示しているように本実施例では８つの
階層に分割している。１０６はフィールド数設定部で、
記録媒体１０９のデータ転送速度、１トラックに記憶で
きるデータ量により決まるフィールド数Ｎｆが設定され
る。本実施例では、フィールド数Ｎｆは例えば８に設定
されている。なお、このフィール数Ｎｆ分のフィールド
データをフィールドデータ群と定義する。１０７は、デ
ータ構造変換部で、フィールド数設定部１０６に設定さ
れているフィールド数Ｎｆと、符号化部１０４から得ら
れた設定フィールド数Ｎｆ分の符号データに従って、各
フィールドの同一階層に属する符号データより階層デー
タ群を生成し、低次の階層データ群から連続的に、全階
層データを出力する。

【００１７】図４に、フィールド数設定部１０６の動作
を説明するフローチャートを掲げる。図において、ｆは
フィールド番号、ｓは階層番号である。＃１で設定フィ
ールド数Ｎｆをフィールド数設定部１０６から得て後、
ｆ及びｓを１に設定する（＃２）。これによって、＃３
で第１フィールドにおける第１階層の符号データを符号
化部１０４から取り込みバッファに蓄える。次いで、フ
ィールド番号を２にインクリメントして（＃５）、第２
フィールドにおける第１階層の符号データをバッファに
蓄える。以下、フィールド番号ｆが設定フィールド数Ｎ
ｆに達するまで、同様にして第１階層の符号データの取
り込みを行う（＃４）。

【００１８】続いて、階層番号ｓを２にインクリメント
して（＃７）、各フィールドにおける第２階層の符号デ
ータの取り込みを行う（＃３）。以上の動作を、全階層
（８階層）にわたって行う。図５に上記動作によって得
られた符号データの構造を示す。図５に変換後の符号デ
ータ構造を示す。同図は、８つのフィールドから構成さ
れ、各フィールドは８つの階層から構成される符号デー
タの構造を示すものである。このように、各階層データ
群は各フィールドデータの同一階層の符号データの集合
である。そして、８フィールド分の符号データは、この
ような階層データ群を低次階層のものから高次階層のも
のまで順次連続的に連結した構成をしている。

【００１９】１０８は記録制御部で、前記データ構造変
換部１０７にて変換された後の階層データ群を光ディス
ク等の記録媒体１０９に記録する。この場合、動画可能
なデータ量を基準として、低次階層のデータ群を１トラ
ックに記録し、動画再生可能なデータ量を越える高次階
層のデータ群は次のトラックに記録するように制御して
いる。ここに、動画再生可能なデータ量とは、記録媒体
の読出し速度や読み出した符号データをバッファから処
理部へ送出する等再生処理に必要な時間を考慮すること
によって自ずと決まるデータ量である。

【００２０】図６は、記録制御部１０８の動作を説明す
るフローチャートである。動画再生可能なデータ量Ｄm
が定まると（＃１１）、データ構造変換部１０７から８
フィールド分の階層データ群を取り込み（＃１２）、低
次階層のものから順に記録媒体１０９の１トラックに記
録していく。これと同時に、記録した符号量Ｄi をカウ
ントし（＃１４）、そのカウント値Ｄi が動画再生可能
なデータ量Ｄm を越えないかどうかを監視する（＃１
５）。Ｄi ≦Ｄm の場合においては、継続して１トラッ
クに符号データの記録を行うが、Ｄi ＞Ｄm に達する
と、そのトラックへの記録を終了し、次トラックへ残り
の階層データ群を記録する（＃１６）。以上の処理を、
全ての動画データに対して行う（＃１７）。

【００２１】図７に記録制御部１０８の上記動作によっ
て連続的に階層データ群を記録媒体に格納する様子を示
す。同図は、第１フィールドから第８フィールドまでの
８フィールドからフィールド群を構成し、第９フィール
ドから第１６フィールドまでの８フィールドからフィー
ルド群を構成している場合であり、第１フィールドから
第８フィールドまでの８フィールドのデータにおいて動
画再生可能なデータ量に属する階層データ群は第１トラ
ックに記憶し、以降の階層データ群は第２トラックに記
憶する。次のフィールド群に属する第９フィールドから
第１６フィールドまでの８フィールドのデータにおいて
は、動画再生可能なデータ量に属する階層データ群は第
３トラックに記憶し、以降の階層データ群は第４トラッ
クに記憶する。この場合、動画再生が不可能な階層デー
タ群以降は第２トラックに余裕があれば、第２トラック
に格納してもよい。このように、動画再生可能な階層デ
ータ群を同一トラックに格納し、動画再生不可能な階層
群以降を別トラックに格納する。

【００２２】図８は、本発明の他の一実施例における符
号化装置のブロック図を示す。図中、２０１〜２０９は
図１の１０１〜１０９に対応しているので、説明は省略
する。２１０は符号量制御部で、動画再生可能な符号量
Ｃm を制御する。この符号量Ｃm は第１実施例における
動画再生可能なデータ量と対応している。この実施例に
おいては、データ構造変換部２０７から得る階層のデー
タ群が、動画再生可能な符号量に達すると、記録を停止
し、それ以上高次の階層データを切り捨てる。

【００２３】図９は、本実施例における記録制御部２０
８の動作を説明するフローチャートである。＃２３〜＃
２６は、＃２２で取り込んだ階層データ群の符号量を低
次のものから順次算出し、その合計値ΣＤs が動画再生
可能な符号量Ｃm を越えないかどうか監視するという処
理を行っている。そして、合計値ΣＤs が符号量Ｃmを
越えることが判明すれば、その階層ｓよりも１つ下の階
層ｓ−１までのデータを記録媒体に記録し、残りの上位
階層のデータは廃棄する（＃２７）。以上の処理を全動
画データに対して行う（＃２８）。

【００２４】図１０に、上記動作によって記録媒体２０
９上に記録される符号データの構造を示す。この場合、
第６階層のデータ群以降の階層データ群を切り捨てるこ
とで、動画再生可能データ量以下に８フィールド分の総
符号量を抑えている。図１１はデータ構造変換後の符号
構造の他の例を示す。この例では、設定符号量を越える
かどうかを階層単位でなく、その階層内のフィールドデ
ータ単位で判定し、図１０に比べてより多くの符号量を
登録できるようにしている。

【００２５】このように設定符号量の範囲で、あるフィ
ールドについてより多くの符号データを記録できること
は、例えば、早送り再生をする場合に、より画質のよい
画像を再生することができるという利点がある。図１２
は図１１のような符号データを記録する動作を行う記録
制御部のフローチャートである。図中、＃３１〜＃３６
までは図９の＃２１〜＃２６までの処理と同じである。
＃３７〜＃４０は、＃３５で低次階層データ群からの符
号量の合計値ΣＤs が動画再生可能な符号量Ｃm を越え
ると判断された場合に、符号量Ｃm を越えることになる
階層ｓについて、その中のフィールドデータの量Ｄf を
算出し、その量ΣＤf と、ｓ−１階層までの符号量の合
計値ΣＤs-1 との和が設定符号量Ｃm を越えるかどうか
判断する。そして、ΣＤs-1 ＋ΣＤf ＞Ｃm に転じるフ
ィールド数ｆが見つかれば、＃４１に進み、ｓ階層のｆ
−１フィールドまでのデータを記録し、それ以上のデー
タは切り捨てる。

【００２６】図１３に、本発明の他の一実施例における
データ格納方式のデータ構造を示す。図１３に見られる
ように、同一フィールド群に属する第１フィールドから
第８フィールドの８つのフィールドにおいて、各フィー
ルド内で、動画再生可能なデータ量以下の第５階層まで
の階層符号データを連続的に格納し、以降、同一フィー
ルドデータ群に属する全フィールドのデータを連続的に
第１トラックに格納し、動画再生不可能な階層以降の階
層データで各フィールドの同一階層に属する符号データ
より形成される第６階層データ群以降は第２トラックに
格納する。このように、各フィールド内で動画再生可能
なデータ量以下の階層符号データを連続的に格納し、さ
らに同一フィールド群に続する全フィールドのデータを
連続的に同一トラックに格納することで、符号データを
読み出し再生する際、一つのフィールドデータを処理で
きるバッファを有すれば、フィールドデータの再生が可
能であるのでハードウェア規模が小さくてすむ。

【００２７】このようなデータ構造で記録するには、デ
ータ構造変換部２０７自体、図６に示したような動作を
行うことはできない。図１４は上記データ構造で記録を
行うために必要なデータ構造変換部２０７及び記録制御
部２０８の動作を示している。なお、これまで説明した
フローチャートの動作から類推して、本フローチャート
の動作は理解できるであろうから説明は省略する。

【００２８】図１５は、本発明の他の一実施例における
データ格納方式のデータ構造を示す。図に見られるよう
に、同一フィールドデータ群に属する第１フィールドか
ら第８フィールドの８つのフィールドデータにおいて、
各フィールド内で動画再生可能なデータ量以下の第５階
層までの階層符号データを連続的に格納し、以降、同一
フィールドデータ群に属する全フィールドのデータを連
続的に第１トラックに格納し、動画再生不可能な階層以
降の階層データを各フィールド毎に連続的に第２トラッ
クに格納する。

【００２９】このようなデータ構造の記録を実現するフ
ローチャートは示さないが、図１４のフローチャートを
多少改変することにより容易に実施できる。尚、図５や
図１３、図１５に示されるような、動画再生可能な符号
データと、動画再生不可能な符号データを別トラックに
格納した符号データを再生する場合は、第１トラックの
符号データを読み出し、８フィールド分のデータを再生
する。次に、第３トラックに格納されているデータを読
み出し、次の８フィールド分のデータを再生する。この
ように、動画再生の場合には動画再生可能な符号データ
が格納されているトラックの符号データのみを読み出し
再生する。

【００３０】一方、静止あるいはこま送り等、読み出し
時間に余裕がある場合は、第１トラックのデータを読み
出した後、第２トラックに格納されている高次の階層デ
ータを読み出し再生する。尚、上記実施例では、フィー
ルドデータを用いて画素ブロックに分割したり、複数の
フィールードデータをまとめて１トラックに記録した
り、いずれもフィールドデータを基礎としているが、本
発明はこれに限らずフレームデータを基礎とすることも
できる。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
複数のフィールド又はフレームを単位として動画再生可
能な符号量を上限として、所定符号データを連続的に記
録媒体に格納するので、１フィールド単位に符号量を抑
える従来方式に比べて、切り捨てる情報を少なくでき、
より画質劣化の少ない画像を再生することができる。

【００３２】加えて、動画再生可能な複数フィールド又
はフレームを含む各階層の符号データを連続的に記録媒
体に格納すると共に、動画再生不可能な複数フィールド
を含む高次階層の符号データを、他の領域に格納するこ
とを条件に、静止、コマ送り等、記録媒体からの読みだ
し時間に余裕がある場合、複数フィールド又はフレーム
を含む高次階層の符号データを容易に読み出すことが可
能であり、より画質劣化の少ない画像を再生することが
できる。

【００３３】更に、動画再生可能な階層を含む各フィー
ルド又はフレームの符号データを、フィールド又はフレ
ーム順に連続的に記録媒体に格納し、動画再生不可能な
複数フィールド又はフレームを含む高次階層の符号デー
タを他の領域に連続的に格納することを条件に、静止、
コマ送り等、記録媒体からの読み出し時間に余裕がある
場合、複数フィールド又はフレームを含む高次階層の符
号データを容易に読み出すことが可能であり、より画質
劣化の少ない画像を再生することができるとともに、動
画として符号データを再生する際、フィールド又はフレ
ーム順に符号データが格納されているので１フィールド
又はフレーム分のバッファを有すれば処理可能であり、
ハードウェア規模が小さくてすむといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における符号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】フィールド内をブロック分割した例を示す図で
ある。

【図３】ブロック内を階層分割した例を示す図である。

【図４】データ構造変換部の動作を説明するフローチャ
ートである。

【図５】複数フィールドのデータを階層的に符号化した
様子を示す図である。

【図６】記録制御部の動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】記録媒体に格納された符号データの構造を示す
図である。

【図８】本発明の他の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図９】記録制御部の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】記録媒体に格納された符号データの構造を示
す図である。

【図１１】記録媒体に格納された符号データの構造を示
す図である。

【図１２】記録制御部の動作を説明するフローチャート
である。

【図１３】記録媒体に格納された符号データの構造を示
す図である。

【図１４】図１３のデータ構造を得るための動作を示す
フローチャートである。

【図１５】記録媒体に格納された符号データの構造を示
す図である。

【図１６】直交変換後の係数の様子を示す図である。

【図１７】ブロック内の係数を１次元に配列する際、ス
キャンする方向を示す図である。

【図１８】フィールド内を階層的に符号化した様子を示
す図である。

【符号の説明】

１０２直交変換部１０３量子化部１０４符号化部１０５階層化制御部１０６フィールド数設定部１０７データ構造変換部１０８記録制御部１０９記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動画を構成する１つのフィールドデータ
或いはフレームデータを所定画素数の画素ブロックに分
割し、各画素ブロックに対して直交変換を施した後、量
子化を行って係数データを得、これを階層化すると共に
各階層毎に係数を符号化する符号化装置における動画デ
ータ格納方法であって、記録媒体のデータ転送速度および所定の記録領域に記録
できるデータ量に従って前記所定領域に記録するフィー
ルド数又はフレーム数を指定するステップと、符号化装置において符号化された階層データを指定され
たフィールド数若しくはフレーム数まとめて所定のデー
タ構造に変換するステップと、データ構造を変換された１まとまりのデータ群を動画再
生可能なデータ量を上限として前記記録媒体の所定記録
領域に格納するステップと、からなることを特徴とする動画データ格納方法。
【請求項２】前記データ構造に変換するステップは、
各フィールド又はフレーム毎に符号化データを階層化し
たものを、指定されたフィールド数又はフレーム数にわ
たって階層別に並べ変えるステップであること特徴とす
る請求項１記載の動画データ格納方法。
【請求項３】前記データ構造に変換するステップは、
指定されたフィールド数又はフレーム数にわたって、フ
ィールド番号順若しくはフレーム番号順に符号データを
並び変えるステップであることを特徴とする請求項１記
載の動画データ格納方法。
【請求項４】動画データ格納方法は、更に、データ構
造を変換された１まとまりのデータ群のうち、動画再生
可能なデータ量を越えたデータについて記録媒体の別の
領域に記録するステップを有することを特徴とする請求
項１、２、又は３記載の動画データ格納方法。
【請求項５】動画データ格納方法は、更に、データ構
造を変換された１まとまりのデータ群のうち、動画再生
可能なデータ量を越えたデータについて廃棄するステッ
プを有することを特徴とする請求項１、２、又は３記載
の動画データ格納方法。