JPH0385974A - 動画像記録制御方式 - 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】 〔概要〕 動画像信号をフレーム内符号化及びフレーム間符号化し
て記録する動画像記録制御方式に関し、動画像信号を圧
縮符号化して記録し、任意の位置から早送り再生や逆送
り再生を可能とすることを目的とし、 入力動画像信号を複数フレーム分蓄積するフレームメモ
リと、該フレームメモリからの動画像信号及び前記入力
動画像信号を切替えてフレーム内符号化又はフレーム間
符号化を行う符号化部と、該符号化部からの符号化信号
を記録する画像記録部とを備え、所定フレーム数毎のフ
レームを基準フレームとし、該基準フレームの動画像信
号を前記符号化部に於いてフレーム内符号化し、且つ該
基準フレームから順方向及び逆方向に一つおきのフレー
ムの動画像信号を、前記符号化部に於いてフレーム間符
号化して、前記画像記録部に記録するように構成した。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、動画像信号をフレーム内符号化及びフレーム
間符号化して記録する動画像記録制御方式に関するもの
である。

動画像信号は情報量が非常に多いので、帯域圧縮を行っ
て記録することにより、記録容量の削減が図られている
。このような帯域圧縮は、動画像信号の伝送方式に於け
る帯域圧縮と同様に、既に各種の方式が提案されている
。又動画像信号を記録した時に、その内容の検索が容易
であることが要望されている。

（従来の技術〕 テレビジョンの標準方式のＮＴＳＣ方式は、走査線数５
２５本、フレーム周波数３０Ｈｚ、水平周波数１５．７
５　Ｋ　Ｈｚであり、又ヨーロッパ大陸の西独、英国等
に於ける標準方式のＰＡＬ方式は、走査線数６２５本、
フレーム周波数２５Ｈｚ、水平周波数１５．６２５ＫＨ
ｚである。又最近の高精細テレビジョン方式では、走査
線数がほぼ２倍になり、帯域幅も２倍以上となっている
。

このようなテレビジョン方式による動画像信号のアナロ
グ記録方式は、既にビデオテープ装置やビデオディスク
装置として知られている。又ディジタル信号に変換して
記録することも知られているが、アナログ動画像信号を
ディジタル信号に変換して記録するだけでは、記録情報
量が非常に多いものであるから、帯域圧縮を行って記録
することが提案されている。

動画像信号の帯域圧縮手段としては、例えば、フレーム
の一次元或いは二次元の相関を用いたフレーム内符号化
、フレーム間の相関を用いたフレーム間符号化、アダマ
ール変換や離散コサイン変換等の直交変換による変換符
号化等が知られている。又フレーム内符号化とフレーム
間符号とを組合せて帯域圧縮を行う方式や、変換符号化
とフレーム間符号化とを組合せて帯域圧縮を行う方式等
も知られている。このような帯域圧縮手段により記録情
報量を削減することができる。

〔発明が解決しようとする課題］ 前述のように、動画像信号を帯域圧縮して記録する場合
、フレーム間符号化を用いることにより、記録情報量を
大幅に削減することができる。このようにフレーム間符
号化により帯域圧縮を行う場合に、第１フレームを基準
フレームとして、フレーム間符号化を行うものであるか
ら、再生処理を行う場合も、第１フレームから読出して
フレーム間復号化を行うことになる。従って、任意の位
置から再生処理を行うことができない欠点があった。

又逆送り再生を行う場合は、第１フレームに戻って再生
処理を行い、逆送り再生開始位置からフレーム間符号を
反転して逆送り再生を行うことになり、任意の位置から
の逆送り再生が不可能であった。

又早送り再生を行う場合は、フレーム間復号化処理速度
により制限されるものであり、従って、検索等の為に高
速再生処理が困難である欠点があった。

本発明は、動画像信号を圧縮符号化して記録し、任意の
位置から早送り再生や逆送り再生を可能とすることを目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の動画像記録制御方式は、所定フレーム数毎にフ
レーム内符号化を行い、且つ順方向の再生と逆方向の再
生とを同等な速度で可能としたものであり、第１図を参
照して説明する。

入力動画像信号を複数フレーム分蓄積するフレームメモ
リ１と、このフレームメモリ１からの動画及び入力動画
像信号を切替えてフレーム内杆−弓化又はフレーム間符
号化を行う符号化部２と、この符号化部２からの符号化
信号を記録する画像記録部３とを備え、所定フレーム数
毎のフレームを基準フレームとし、この基準フレームの
動画像信号を符号化部２に於いてフレーム内符号化し、
又基準フレーム間のフレームについては、基準フレーム
から順方向及び逆方向に一つおきのフレームの動画像信
号を符号化部２に於いてフレーム間符号化して、フレー
ム内符号化信号とフレーム間符号信号とを画像記録部３
に記録するものである。

〔作用〕

符号化部２は、例えば、フレーム１，６．１１・・・を
基準フレームとすると、これらの基準フレーム１，６．
１１の動画像信号をフレーム内符号化し、基準フレーム
ｌから順方向に一つおきのフレーム３．５の動画像信号
をフレーム間符号化し、基準フレーム６から順方向に一
つおきのフレーム８．１０の動画像信号をフレーム間符
号化し、その基準フレーム６から逆方向に一つおきのフ
レーム４．２の動画像信号をフレーム間符号化する。従
って、画像記録部３に加えられる符号化信号のフレーム
順序は、１，３，５，６，２，８４．１０，１１．　　
・・・となる。

又フレームメモリ１は、逆方向に一つおきのフレームの
動画像信号をフレーム間符号化する場合のフレームの動
画像信号を蓄積する為のものであり、又画像記録部３は
、半導体集積回路メモリ。

磁気ディスク、光ディスク等の各種の記録媒体による構
成を用いることができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の実施例のブロック図であり、１１は３
フレ一ム期間入力画像信号を一時的に蓄積するフレーム
メモリ　（３Ｆ）、１２は７フレ一ム期間入力画像信号
を一時的に蓄積するフレームメモリ（７Ｆ）、１３は減
算器、１４は量子化器、１５は加算器、１６は１画素分
或いは１走査線分遅延させる遅延回路（ＤＬ）、１７．
１８はフレームメモリ（ＦＭ）、１９は可変長符号化器
、２０は画像記録部、２１は４フレ一ム期間動画像信号
を一時的に蓄積するフレームメモリ（４Ｆ）、２２は７
フレ一ム期間動画像信号を一時的に蓄積するフレームメ
モリ（７Ｆ）、２３は加算器、２４は１画素分或いは１
走査線分遅延させる遅延回路（ＤＬ）、２５．２６はフ
レームメモリ（ＦＭ）、２７は可変長復号化器、ＳＷＩ
〜ＳＷ４はスイッチ回路である。

フレームメモリ１１．１２により第１図に於けるフレー
ムメモリｌが構成され、又スイッチ回路ＳＷＩ、ＳＷ２
と減算器１３と量子化器１４と加算器１５と遅延回路１
６とフレームメモリ１７゜１８と可変長符号化器１９と
により第１図に於ける符号化部２が構成されている。又
スイ・ンチ回路ＳＷＩ〜ＳＷ４は図示を省略した制御部
により制御されるもので、スイッチ回路ＳＷ２がＡに切
替えられた時に、基準フレームの動画像信号に対するフ
レーム内符号化が行われ、Ｂ、Ｃに切替えられた時に、
他のフレームの動画像信号に対するフレーム間符号化が
行われる。又スイッチ回路ＳＷ３がＡに切替えられた時
に、基準フレームの符号化信号のフレーム内復号化が行
われ、Ｂ、Ｃに切替えられた時に、他のフレームの符号
化信号のフレーム間復号化が行われる。

この実施例は、５フレームで符号化及び復号化の１周期
を構成した場合を示し、基準フレームの動画像信号はフ
レーム内符号化、他のフレームの動画像信号は順方向に
一つおき及び逆方向に一つおきにそれぞれフレーム間符
号化を行うものであり、フレーム内符号化又はフレーム
間符号化された符号化信号は、可変長符号化器１９によ
り可変長符号化されて、半導体集積回路メモリ、磁気デ
ィスク、光ディスク等からなる画像記録部２０に記録さ
れる。この記録内容が読出されると、可変長復号化器２
７により復号され、フレーム内符号化信号は遅延回路２
４を用いてフレーム内復号化され、フレーム間符号化信
号はフレームメモリ２５．２６を用いてフレーム間復号
化され、フレームメモリ２１．２２を用いて元の順序の
出力動画像信号となる。

第３図は本発明の実施例の動作説明図であり、（ａ）は
入力動画像信号ａ、（ｂ）、　（Ｃ）はスイッチ回路Ｓ
Ｗｌ、ＳＷ２の切替状態、（ｄ）はスイッチ回路ＳＷｌ
の切替出力信号ｄ、（ｅ）はスイッチ回路ＳＷ２の切替
出力信号ｅ、（ｆ）は量子化出力信号ｆ、（ｇ）はスイ
ッチ回路ＳＷ３の切替状態、（ｈ）はスイッチ回路ＳＷ
３の切替出力信号ｈ、（ｉ）は加算器２３の出力信号ｉ
、（ｊ）はスイッチ回路ＳＷ４の切替状態、（ｋ）はス
イッチ回路ＳＷ４の切替出力信号を示す。

又（ａ）に於ける１−１，１２，・・・はフレーム番号
を示し、（ｄ）、　（ｅ）、　（ｆ）、　（ｈ）、　（
ｔ）、　（ｋ）に於いても、このフレーム番号に対応し
てフレームを示している。入力動画像信号ａを５フレー
ムで１周期とした場合を示し、基準フレーム１−１．２
−１３−１．　　・・・に於いては、スイッチ回路ＳＷ
１、、ＳＷ２は（ｂ）、　（Ｃ）に示すように、それぞ
れＡに切替接続される。従って、入力動画像信号ａはそ
のまま減算器１３に入力され、又遅延回路１６により１
画素分或いは１走査線分遅延されたスイッチ回路ＳＷ２
の切替出力信号ｅが減算器１３に入力され、１−１とｅ
ｌ−１，２−１とＣ２−１゜・・のように、同一フレー
ム内の画素間の差分或いは走査線間の差分が減算器１３
から出力され、量子化器１４により量子化されて、フレ
ーム内符号化が行われ、量子化出力信号ｒは、（ｆ）に
示すように、ｆｌ−１，ｆ２−１．ｆ３−１．　　・・
・となり、可変長符号化器１９により可変長符号化され
て画像記録部２０に加えられる。

基準フレーム１−１．１−１．３−１．　　・・・から
順方向のフレーム１−２．２−２．３−２゜・・・の時
は、スイッチ回路ＳＷ１はＢ１スイッ＋回路Ｓｗ２はＣ
に切替接続され、フレームメモリ１１からの３フレ一ム
分遅延された動画像信号が切替出力信号ｄとなり、又フ
レームメモリ１７からの１フレーム前の信号が切替出力
信号ｅとなる。例えば、フレーム２−２の時、フレーム
メモリ１１からの３フレーム前のフレーム１−４の動画
像信号がスイッチ回路ＳＷＩの切替出力信号ｄとなり、
又フレームメモリ１７からの前フレーム２−１の信号が
スイッチ回路ＳＷ２の切替出力信号ｅとなる。従って、
基準フレーム２−１から逆方向に一つおいたフレーム１
−４の動画像信号のフレーム間符号化が行われ、量子化
出力信号ｆは（ｆ）に示すようにｒｌ−４となる。

次のフレーム１−３．　２−３．３−３．　　・・・の
時は、スイッチ回路Ｓ　Ｗ　ｌはＡ、スイッチ回路ＳＷ
２はＢに切替接続され、入力動画像信号ａがスイッチ回
路ＳＷＩを介して減算器１３に入力され、又フレームメ
モリ１７．１８による２フレーム前の信号が切替出力信
号ｅとなる。例えば、フレーム２−３の時、そのフレー
ム２−３の動画像信号がスイッチ回路ＳＷＩの切替出力
信号ｄとなり、フレームメモリ１７．１８による２フレ
ーム前の信号ｅ２−１がスイッチ回路ＳＷ２の切替出力
信号巳となる。従って、基準フレーム２−１から順方向
に一つおきのフレーム２−３の動画住僧ぢのフレーム間
符号化が行われ、量子化出力信号ｒは（ｆ）に示すよう
に１２−３となる。

次のフレーム１−４．２−４．３−４．　　・・・の時
は、スイッチ回路ＳＷＩはＣ１スイッチ回路ＳＷ２はＢ
に切替接続され、フレームメモリ１２により７フレ一ム
分遅延された動画像信号が切替出力信号ｄとなり、又フ
レームメモリ１８からの２フレーム前の信号が切替出力
信号ｅとなる。例えば、フレーム２−４の時、フレーム
メモリ１２からフレーム１−２の動画像信号がスイッチ
回路ＳＷＩの切替出力信号ｄとなり、フレームメモリ１
８からの２フレーム前の信号ｅ２−１がスイッチ回路Ｓ
Ｗ２の切替出力信号ｅとなる。従って、フレーム１−４
から逆方向に一つおきのフレーム１−２の動画像信号の
フレーム間符号化が行われることになる。

次のフレーム１−５．２−５．３−５．　　・・・の時
は、スイッチ回路ＳＷ１はＡ、スイッチ回路ＳＷ２はＢ
に切替接続され、入力動画像信号ａが切替出力信号ｄと
なり、フレームメモリ１８からの２フレーム前の信号が
切替出力信号ｅとなる。

例えば、フレーム２−５の時、そのフレーム２５の動画
像信号がスイッチ回路ＳＷＩの切替出力信号ｄとなり、
フレームメモリ１８から２フレーム前のフレーム２−３
の信号ｅ２−３がスイッチ回路ＳＷ２の切替出力信号ｅ
となる。従って、フレーム２−３から順方向に一つおき
のフレーム２５の動画像信号のフレーム間符号化が行わ
れることになる。

以下同様にして、基準フレームのフレーム内符号化と、
順方向に一つおき及び逆方向に一つおきのフレームのフ
レーム間符号化が行われるから、量子化出力信号ｆは（
ｆ）に示すように、例えば、ｒ２−１．　　ｆｌ−４，
ｆ２−３．　　ｆｌ−２，ｆ２−５の順序となり、可変
長符号化器１９により可変長符号化されて更に情報量が
圧縮され、画像記録部２０に記録される。

順方向再生を行う場合、画像記録部２０から読出された
符号化信号が、可変長復号化器２７により量子化出力信
号ｆに復号され、フレーム内復号化又はフレーム間復号
化された動画像信号ｉが（ｉ）に示すように出力される
。その場合、スイッチ回路ＳＷ３は（樽、スイッチ回路
ＳＷ４は（ロ）に示すように切替制御され、加算器２３
にはスイッチ回路ＳＷ３からの切替出力信号りがい）に
示すように加えられる。

例えば、基準フレーム１−１　２−１．３−１、・・・
のフレーム内符号化された符号化信号が画像記録部２０
から読出されると、スイッチ回路ＳＷ３はＡ、スイッチ
回路ＳＷ４はＣに切替接続される。従って、スイッチ回
路ＳＷ３により遅延回路２４が接続されるから、同一フ
レーム内の１画素分或いはｌ走査線分遅延された信号ｈ
１−１、ｈ２−１．ｈ３−１．　　・・・が加算器２３
に加えられて、フレーム内復号化が行われ、復号出力信
号ｉ　（１−１，２−１，３−１，・・・）が（ｉ）に
示すように出力され、且つフレームメモリ２５に加えら
れる。又フレームメモリ２２から７フレ一ム分遅延され
た動画像信号がスイッチ回路ＳＷ４の切替出力信号にと
なる。

基準フレームの次の符号化信号が読出された時、スイッ
チ回路ＳＷ３はＣ、スイッチ回路ＳＷ４はＢに切替接続
され、加算器２３にはフレームメモリ２５からの１フレ
ーム前の復号出力信号がスイッチ回路ＳＷ３を介して加
えられるから、加算器２３には、例えば、フレーム１−
４の可変長復号化信号と、フレーム２−１のフレーム内
復号化信号とが加えられることになり、基準フレームか
ら逆方向に一つおきのフレームのフレーム間復号化が行
われ、フレームメモリ２１から４フレ一ム分遅延された
復号出力信号ｉがスイッチ回路ＳＷ４から出力動画像信
号にとして出力される。

次の符号化信号が読出されると、スイッチ回路ＳＷ３は
Ｂ、スイッチ回路ＳＷ４はＣに切替接続され、加算器２
３には、フレームメモリ２６からの２フレーム前の復号
出力信号がスイッチ回路ＳＷ３を介して加えられるから
、例えば、フレーム２−３の可変長復号化信号と、フレ
ーム２−１のフレーム内復号化信号とが加えられるから
、基準フレームから順方向に一つおきのフレーム２−３
のフレーム間復号化が行われることになる。そして、フ
レームメモリ２２から７フレ一ム分遅延された復号出力
信号ｉがスイッチ回路ＳＷ４から出力動画像信号にとし
て出力される。

次の符号化信号が読出されると、スイッチ回路ＳＷ３は
Ｂ、スイッチ回路ＳＷ４はＡに切替接続され、加算器２
３にはフレームメモリ２６からの２フレーム前の復号出
力信号がスイッチ回路ＳＷ３を介して加えられ、例えば
、フレーム１−２の可変長復号化信号と、フレーム１−
４のフレーム間復号化信号とが加えられるから、フレー
ム１−４から逆方向に一つおきのフレーム１−２のフレ
ーム間復号化が行われる。そして、スイッチ回路ＳＷ４
から出力動画像信号にとして出力される。

次の符号信号が読出されると、スイッチ回路ＳＷ３はＢ
１スイッチ回路ＳＷ４はＣに切替接続され、加算器２３
にはフレームメモリ２６からの２フレーム前の復号出力
信号がスイッチ回路ＳＷ３を介して加えられ、例えば、
フレーム２−５の可変長復号化信号と、フレーム２−３
のフレーム間復号化信号とが加えられるから、フレーム
２−３から順方向に一つおきのフレーム２−５のフレー
ム間復号化が行われ、フレームメモリ２２から７フレ一
ム分遅延された復号出力信号ｉがスイッチ回路ＳＷ４か
ら出力動画像信号にとして出力される。

前述の動作を繰り返して、順方向の再生が行われ、出力
動画像信号には、（ｋ）に示すように、入力動画像信号
ａの順序に従ったものとなる。

逆方向再生の場合は、基準フレームのフレーム内復号化
信号を基に、順方向に一つおきのフレームと逆方向に一
つおきのフレームとのフレーム間復号化信号の順序が、
前述の順方向再生の場合と反対となり、且つ符号を反転
して加算器２３に加えることにより、任意の基準フレー
ムから逆方向再生を開始することができる。

又順方向早送り再生の場合は、基準フレームのみを読出
してフレーム内復号化を行えば良いことになり、スイッ
チ回路ＳＷ３はＡ１スイッチ回路ＳＷ４はＣ或いはＡに
切替接続することになる。

又逆方向早送り再生の場合も同様に、基準フレームのみ
を読出してフレーム内復号化を行えば良いことになる。

又基準フレームのフレーム内符号化信号と、他のフレー
ムのフレーム間符号化信号とを記録する時に、フレーム
同期信号パターンにより識別できるようにすることも可
能である。その場合は、再生時にフレーム同期信号を検
出識別して、スイッチ回路ＳＷ３．ＳＷ４を制御する構
成とすれば良いことになる。

又本発明は前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、例えば、１周期は５フレームに限定されるものではな
く、７フレーム、９フレーム等の奇数個フレームによっ
て構成することができる。

その場合、逆方向に一つおきのフレームのフレーム間符
号化を行う為のフレームメモリによる遅延フレーム数が
多くなると共に、蓄積フレーム数も多くなるものであり
、１周期のフレーム数に対応して、記録部のフレームメ
モリ１１，１２．１７１８及び再生部のフレームメモリ
２５，２６゜２１．２２の構成を選定することになる。

又可変長符号化器１９を省略することも可能であり、省
略した場合は可変長復号化器２７を省略することになる
。又可変長符号化器１９の代わりに、他の変換符号化等
を行う符号化器を設けることも可能である。記録部のフ
レームメモリと再生部のフレームメモリとを共用化する
ことも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、符号化部２に於いて、
基準フレームをフレーム内符号化し、その基準フレーム
に対して順方向に一つおきのフレームト、逆方向に一つ
おきのフレームとについてフレーム間符号化し、画像記
録部３に記録するものであり、順方向再生と逆方向再生
との処理がほぼ同しものとなり、且つ帯域圧縮記録を行
っているにも拘わらず、所望の位置から数フレームの範
囲内に基準フレームが存在するから、その基準フレーム
の位置から再生開始が可能となり、又順方向及び逆方向
の早送り再生は基準フレームについての再生処理で済む
から高速再生が可能となる。

従って、動画像の検索を経済的な構成で容易とすること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の実施例
のブロック図、第３図は本発明の実施例の動作説明図で
ある。 ｌはフレームメモリ、２は符号化部、３は画像記録部で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力動画像信号を複数フレーム分蓄積するフレームメモ
   リ（１）と、 該フレームメモリ（１）からの動画像信号及び前記入力
   動画像信号を切替えてフレーム内符号化又はフレーム間
   符号化を行う符号化部（２）と、該符号化部（２）から
   の符号化信号を記録する画像記録部（３）とを備え、 所定フレーム数毎のフレームを基準フレームとし、該基
   準フレームの動画像信号を前記符号化部（２）に於いて
   フレーム内符号化し、且つ該基準フレームから順方向及
   び逆方向に一つおきのフレームの動画像信号を、前記符
   号化部（２）に於いてフレーム間符号化して、前記画像
   記録部（３）に記録する ことを特徴とする動画像記録制御方式。