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発明の名称 動画像記録再生装置およびビデオディスク
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−107434
公開日 平成7年(1995)4月21日
出願番号 特願平5−247895
出願日 平成5年(1993)10月4日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 鈴木 宏之 / 竹村 佳也 / 井上 貴司 / 近藤 敏志 / 畑 亮太
要約 目的
動画像信号を複数の信号成分に分割して高能率圧縮符号化した画像データを小容量のメモリで多重して記録でき、フレーム内符号化画像データを短時間でアクセス、再生することが可能な動画像記録装置及びビデオディスクを提供する。

構成
入力動画像信号のフレームを分割器2でN個に分割し、符号化器3〜6でフィールド内符号化処理とフレーム間符号化処理の両方を用いて符号化して、各々メモリ8〜11に記憶し、メモリ8〜11から出力されたN個の符号列を、符号列多重器12にてディスクの1セクタ容量のサイズのM個に分割してN×M個の分割符号列とし、N×M個の分割符号列を所定の順に多重し、符号列多重器12によって得られた符号列を記録信号処理器13で記録に適したフォーマットに変換して記録再生ヘッド14でディスク15に所定セクタから順に記録する構成である。
特許請求の範囲
【請求項1】複数のグループに分割された入力動画像信号のフィールド又はフレームをN個(N>1,Nは整数)に分割する分割器と、分割されたN個の画像成分をフィールド内又はフレーム内符号化処理とフィールド間又はフレーム間符号化処理の両方を用いて符号化するN個の符号化器と、前記N個の符号化器から出力される符号列を、セクタ構造を有するディスクの少なくとも1セクタ容量のサイズのM個(M>1,Mは整数)の分割符号列に分割するN個のメモリと、前記メモリから出力されるN×M個の分割符号列を、N×M個の分割符号列中の第n番目の符号列の第m番目の分割符号列を第(n,m)番目(1≦n≦N,1≦m≦M,かつn,mは整数)の分割符号列として表し、(1,1),(2,1),・・・,(N,1),(1,2),(2,2),・・・,(N,2),・・・,(1,M),(2,M),・・・,(N,M)の順に多重する符号列多重器とを具備し、前記符号列多重器によって得られた符号列をディスク上に所定のセクタから順に記録することを特徴とする動画像記録再生装置。
【請求項2】同心円状、または渦巻状のトラックを有し、このトラック上に所定の長さ毎に区切ったセクタを設け、動画像信号を含むディジタル信号を記録したビデオディスクであって、入力動画像信号を複数のグループに分割し、フレーム毎にN個(N>1,Nは整数)に分割し、分割されたN個の画像成分をフィールド内又はフレーム内符号化処理とフィールド間又はフレーム間符号化処理の両方を用いて符号化して得られるN個の符号列を、少なくとも1セクタ容量のサイズのM個(M>1,Mは整数)の分割符号列に分割して得られるN×M個の分割符号列とし、N×M個の分割符号列中の第n番目の符号列の第m番目の分割符号列を第(n,m)番目(1≦n≦N,1≦m≦M,かつn,mは整数)の分割符号列として表し、(1,1),(2,1),・・・,(N,1),(1,2),(2,2),・・・,(N,2),・・・,(1,M),(2,M),・・・,(N,M)の順に各セクタに配置したことを特徴とするビデオディスク。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力動画像信号を複数の画像成分に分割して高能率圧縮符号化し、記録、再生するための動画像記録再生装置およびビデオディスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、画像信号を高能率符号化技術を用いて圧縮符号化することにより、動画像信号の低ビットレートでのディジタル伝送、および光ディスクなどの蓄積媒体を用いた長時間のディジタル記録再生が可能となってきた。高能率圧縮符号化方法は各種提案されており、例えば、画像信号を複数のブロックに分割してブロック毎に離散コサイン変換(DCT)し、DCT係数を量子化して符号化するDCT符号化法、画像信号を複数の周波数帯域に分割し、周波数帯域の成分毎に符号化を行うサブバンド符号化法やウェーブレット変換符号化法、時間軸方向の冗長度を除去するために動き補償を行う予測符号化法がある。
【0003】予測符号化は、単一画像フレーム内で完結した符号化を行うフレーム内符号化画像と、他のフレームの符号化画像から予測して符号化を行うフレーム間符号化画像に分けて符号化する技術である。入力動画像信号を複数のフレーム単位のグループに分割し、これをGOP(Group Of Picture)と呼ぶ。例えば、GOPの先頭フレームをフレーム内符号化し、以下のフレームはフレーム間符号化するものとする。
【0004】ハイビジョンのような高解像度画像信号(HD画像信号)に対してこのような高能率符号化を行う場合、画像信号の情報量が多いために複数の符号化装置を並列に用いて符号化の処理を行う必要がある。符号化装置を並列に用いるには、入力画像信号を複数の小画面に分割して小画面毎に符号化を行う方法、入力画像信号を複数の周波数帯域の成分に分割して周波数成分毎に符号化を行う方法などが提案されている。
【0005】複数の符号化装置から並列に出力される符号列は、図4に示したように1GOP毎にフレーム内符号化処理された画像データの符号列を先頭にして、その後ろにフレーム間処理された画像データの符号列が連続的に配置されたものとなっており、図5に示したように1GOP単位で時間軸多重して出力され、記録媒体に記録される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】光ディスクのような記録再生装置では、所定の画像データへのランダムアクセスによる特殊再生の利便性が大きな特徴となっている。
【0007】このような記録再生装置で予測符号化を用いて圧縮符号化された画像データを記録し、再生する場合、フレーム間符号化画像データに直接アクセスして再生することはできない。それはフレーム間符号化画像データが、他のフレームの符号化画像データを基準として予測する必要があり、基準画像データであるフレームの符号化画像データを先行して再生しておく必要があるからである。
【0008】したがって、画像データの再生を行うには、フレーム内符号化画像データを単位としてアクセスを行う必要がある。
【0009】HD画像信号を複数個の符号化器を並列に用いて圧縮符号化処理した場合、符号化器から出力される複数の符号列は図5に示したようにGOP単位で時間軸多重されるので、符号化装置の出力段に1GOPの画像データを蓄える大容量のメモリが必要であった。さらに、フレーム内符号化処理された画像データを1画面分再生するには、分割した成分全てのフレーム内符号化画像データが必要であり、時間軸多重された符号列から対応するフレーム内符号化画像データを選択的に取り出す必要がある。したがって、所定のフレーム内符号化画像データにアクセスして再生するためには、分割した成分の数だけアクセスを繰り返す必要があり、画像データの再生に遅延が生じる問題や画像データの頭だしなど、ランダムアクセスに非常に時間を要するという問題を有していた。
【0010】本発明はこのような従来の問題点を改善するもので、複数の信号成分に分割されて高能率符号化された画像データの符号列を小容量のメモリで多重化記録でき、記録された画像データに短時間でアクセスし、再生可能な動画像記録再生装置およびビデオディスクを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の動画像記録再生装置は上記目的を達成するために、複数のグループに分割された入力動画像信号のフィールド又はフレームをN個(N>1,Nは整数)に分割する分割器と、分割されたN個の画像成分をフィールド内又はフレーム内符号化処理とフィールド間又はフレーム間符号化処理の両方を用いて符号化するN個の符号化器と、N個の符号化器から出力される符号列を、セクタ構造を有するディスクの少なくとも1セクタ容量のサイズのM個(M>1,Mは整数)の分割符号列に分割するするN個のメモリと、メモリから出力されるN×M個の分割符号列を、N×M個の分割符号列中の第n番目の符号列の第m番目の分割符号列を第(n,m)番目(1≦n≦N,1≦m≦M,n,mは整数)の分割符号列として表し、(1,1),(2,1),・・・,(N,1),(1,2),(2,2),・・・,(N,2),・・・,(1,M),(2,M),・・・,(N,M)の順に多重する符号列多重手段を具備し、前記符号列多重手段によって得られた符号列をディスク上に所定のセクタから順に記録する構成となっている。
【0012】また本発明の動画像の記録再生のためのビデオディスクは、その記録トラックに上記の動画像記録再生装置で記録される記録フォーマットを有する構成となっている。
【0013】
【作用】本発明の動画像記録再生装置では、複数の信号成分に分割され、フレーム内符号化又はフレーム間符号化された画像データの符号列を小容量のメモリで多重して、ディスクに記録することによって、フレーム内符号化画像データをセクタ単位で所定セクタの先頭から記録することができ、このように記録された本発明の動画像記録再生装置のためのビデオディスクは、本発明の動画像記録再生装置によってフレーム内符号化画像データを短時間でアクセスし、再生を行うこととなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の動画像記録再生装置およびビデオディスクの実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の一実施例の動画像記録再生装置のブロック図である。
【0015】図1において、1はA/D変換器、2はディジタル化された画像信号を4つの分割画像成分に分割する分割器、3,4,5,6は4つの分割画像成分を各分割画像成分毎に高能率圧縮符号化する符号化器である。記録処理部7において、8,9,10,11は4つの符号化器から出力される符号列を蓄えるメモリ、12はメモリに蓄えられた符号列を多重する符号列多重器、13は多重された符号列を記録媒体に適したフォーマットに変換する記録信号処理器、14は記録再生ヘッド、15はセクタ構造を有する光ディスクである。
【0016】再生処理部16において、17は光ディスク15に記録された記録データを記録再生ヘッド14で読みとって符号列を出力する再生信号処理器、18は再生信号処理器17から出力される符号列を4つの符号列に分割する符号列分割器、19,20,21,22は符号列分割器で分割された符号列を蓄えるメモリである。
【0017】以上のように構成された本実施例について、つぎにその動作を説明すると、まず、入力されたアナログ動画像信号はA/D変換器1で所定のビット数のディジタル画像信号に変換される。ディジタル化された画像信号は情報量が多く、単一の符号化器では処理しきれないため、分割器2で4つの成分に分割する。分割方法には画像信号の画面を4つに分割(縦分割、横分割、十字分割など)する画面分割法、画像信号を4つの周波数成分(高域成分、中高域成分、中低域成分、低域成分)に分割する周波数分割法などがあるが、ここでは分割方法はいずれの方法でもよい。4つの符号化器で符号化されて出力される符号列はそれぞれ、図4の(a),(b),(c),(d)に示した構成となる。
【0018】4つの符号化器3〜6から出力される図4に示した符号列をディスクにセクタ単位で記録するために、ディスクの1セクタの容量に相当するサイズを有するメモリ8,9,10,11に4つの符号列のそれぞれの先頭からメモリ容量分の符号列であるI0-a1,I0-b1,I0-c1,I0-d1を蓄える。次に符号列多重器12で4つのメモリに蓄えられた符号列I0-a1,I0-b1,I0-c1,I0-d1をa,b,c,dの順で多重して1つの符号列にする。続いて空になったメモリに4つの符号列から続くメモリ容量分だけの符号列I0-a2,I0-b2,I0-c2,I0-d2をそれぞれ蓄え、符号列多重器12で先ほどと同様に符号列I0-a2,I0-b2,I0-c2,I0-d2の順に多重する。この操作を繰り返すことによって、1GOPの符号列は複数の分割符号列に分割され、所定の順で並び変えて多重されて1つの符号列となる。
【0019】こうして得られた符号列を図3に示す。ここで、1GOPの符号列は可変長符号であるので、符号列のサイズはグループ毎に異なるが、ディスクに記録するためには符号列のサイズは固定長であることが望ましい。例えば、1つの符号列のサイズが図2に示したように6セクタ分の長さであるとすると、各GOPの符号列は最後にダミーデータDが付加されて、サイズがディスクのセクタ容量に等しい24(6×4)個の分割符号列を多重したものとなっている。続いて多重符号列は、記録信号処理器13で記録媒体に適したフォーマットに変換されて、記録再生ヘッド14で光ディスク15の所定のセクタから順に配置される。
【0020】このように配置されたディスク上の所定のデータにアクセスするときは、フレーム内符号化処理された画像データの符号列をアクセスポイントとすればよい。すなわちGOPの先頭を記録したセクタがアクセスポイントとなる。フレーム内符号化画像データの符号列は、所定のセクタの先頭から連続的に配置されているので1回のアクセス動作で必要な符号列を再生することができる。
【0021】早送り再生などの特殊再生はフレーム内符号化処理された画像データのみを選択的に再生することで実現できるが、この場合はGOPの先頭の画像データの符号列を記録したセクタをアクセスしてフレーム内符号化された画像データを再生した後、続くGOPの先頭の画像データの符号列を記録したセクタをアクセスするという動作を繰り返せばよい。
【0022】なお、本実施例では画像成分を4個に分割したが、これは任意のN個(N>1,Nは整数)に分割してもよい。また、4個の分割画像成分を符号化して得た符号列をそれぞれ光ディスクのセクタサイズで分割して6個の分割符号列にしたが、これは画像データとセクタのサイズによって任意のM個(M>1,Mは整数)になることは言うまでもない。
【0023】また、4個の符号列の最後に付加したダミーデータのサイズは1個以上の分割符号列のサイズであってもよい。また、ダミーデータ付加後のGOPのデータサイズは全てのGOPで一定であるとしたが、それに限るものでは無く、各GOPでデータサイズが異なってもよい。
【0024】また、ディスク上に多重符号列を配置する場合、1GOPの画像データ間に、例えば音声データのような画像データ以外のデータが配置されても構わない。また、本実施例では、ディジタル画像データを高能率圧縮符号化する際にフレーム単位で行ったが、これはフィールド単位で行っても構わない。また、本実施例の記録媒体は光ディスクに限定するものではなく、光磁気ディスク、磁気ディスク等であってもよい。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の動画像記録再生装置およびビデオディスクによれば、複数の信号成分に分割されて高能率圧縮符号化された符号列を光ディスクに、そのセクタサイズに等しい小容量のメモリで多重して記録できる。また、連続的に配置されたフレーム内符号化画像データの符号列をセクタ単位で光ディスクに所定セクタの先頭から記録することができ、フレーム内符号化画像データを短時間でアクセス、再生を行うことができ、実用上、非常に有効である。




 

 


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