JPH04323985A

JPH04323985A - 情報記録再生方法および装置

Info

Publication number: JPH04323985A
Application number: JP3091978A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kondo; 和弘近藤; Yoshizumi Eto; 江藤　良純; Nobukazu Doi; 信数土居
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-11-13

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は信号を蓄積メディアに記
録する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法としては、例えば特
開平２−１９２３７８　号に記載されているものがある
。ここでは一定周期で独立に符号化したフレームを設定
し、他のフレームはこの独立フレームをもとに予測し、
符号化している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、独立に復号できるフレームが周期的にしかなく、ま
た同フレームに属する符号が全て揃わないと、復号がで
きない。このため、高速再生を行うには上記フレームの
全符号を実時間で検索しながら、不連続に同符号を読み
取らねばならず、特にビデオレコーダ等においては極め
て実現困難である。また、仮にこれが実現できたとして
も、上記周期の整数倍の間隔でしか再生が行えない。更
に、独立に符号化を行っていないフレームに誤りが発生
した場合は次にくる独立フレームまで正しい復号ができ
なかった。

【０００４】本発明の目的は高速再生、あるいは逆転再
生を任意のスピードでスムーズに、かつ比較的簡単な読
み取り機構で行える情報記録再生方法及び装置を提供す
ることにある。本発明の別の目的は記録情報に誤りが発
生した場合でもその誤りの影響を最小限にし、また記録
情報が映像信号の場合は、視覚的にその影響を目立たな
くし、また音声信号の場合には耳ざわりにならないよう
にすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではまず入力情報を一定単位に分割する。例
えば音声信号の場合、一定時間ごとのデータに区切り、
また画像信号の場合は１枚の画毎に区切る。上記ブロッ
ク化された情報はその性質によって、例えば帯域によっ
て分割出力される。各出力に含まれる冗長性は高能率符
号化を行うことにより圧縮される。高能率符号化は２段
階で行われる。初段では入力がフレーム単位で独立に符
号化され、出力される。さらにこの出力は局部復号され
、原信号との差分が次段で符号化される。ここではフレ
ーム・メモリに蓄えられた前フレームとの冗長性も利用
して符号化が行われ、出力される。

【０００６】各帯域のそれぞれの段から出力される符号
は復号品質に与える影響に応じてエラー訂正、ないしは
検出符号を付与され、蓄積メディア上のあらかじめ定め
られた領域に記録される。

【０００７】一方、復号においてはまず蓄積メディアの
各領域から符号が読みだされ、誤りの訂正、ないしは検
出が行われる。各符号は対応する復号器で復号され、初
段と次段で復号された信号が加算され、さらに各帯域の
復号信号が合成されて、出力される。

【０００８】

【作用】一般に音声や画像信号は低域成分の方が主観的
には復号品質に影響が大きい。よって低域成分を表わす
符号に対しエラー訂正／検出符号の量を多く割り当てる
ことにより、エラーによる復号品質の劣化を抑えること
ができる。

【０００９】また、一般に高速再生は記録された符号を
一定間隔で読み飛ばすことにより実現している。この不
連続性ゆえに独立に符号化されたフレームの符号でなけ
れば復号処理が行えない。本発明では２段階の符号化を
行い、初段でフレームで完結する符号化を行っているた
め、各フレームについて必ずフレーム内で完結符号化さ
れた符号が存在する。本符号を１回の読み取り時に必ず
含まれるようにメディア上に配置しておけば、高速再生
はこの符号のみを任意の間隔で読み出して復号すること
により比較的簡単に実現できる。通常再生時には次段の
符号を用いて復号を行うことにより、高品質な復号を行
うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
説明する。

【００１１】図１は本発明による画像情報をディジタル
・ビデオに記録する第一の実施例の構成を示す。ディジ
タル形式でフレーム単位に入力される画像情報はまず帯
域分割フィルタ１０を通過することにより周波数の高低
によって分解される。

【００１２】低域成分はまず符号器１１にて符号化され
る。図２に符号器の内容を示す。入力情報は８画素×８
画素の離散コサイン変換、すなわち、

【００１３】

【数１】

【００１４】で定義される変換を行い、これを量子化す
る。図３に量子化器２２の構成を示す。入力はまず符号
量制御器１３から供給されるステップサイズで乗算され
、線形量子化器３２により量子化され、ジグザグスキャ
ナ３３により８×８のブロックからあらかじめ定められ
た順序にて変換係数が順に読みだされる。符号量算出器
１３はこの出力量をもとに次のブロックのステップサイ
ズを算出する。

【００１５】上記変換係数は可変長符号器１７、符号量
制御器１３に出力されるとともに局部復号器１２で復号
される。図４にこの構成を示す。具体的にはジグザグス
キャンと逆の操作で８×８のブロックを復元し、ステッ
プサイズで各係数を除算することにより変換係数を得、
逆コサイン変換を行う。この結果と同じ位置の原信号の
差分が次段の符号化部にて符号化される。

【００１６】上記差分は後に述べる予測信号との差分が
とられ、符号器１１に入力され、符号化される。この符
号器の動作は前述のものと同様である。符号器出力は可
変長符号器１７，符号量制御器１３，局部復号器１２に
出力される。各々の動作は前述の通りである。局部復号
器出力は予測信号と加算され、フレームメモリ１６に格
納される。ここに格納されたデータは次のフレームの符
号化時に読みだされ、動き補償後、予測信号となる。

【００１７】高域成分も低域と同様に処理され、初段，
次段出力とも可変長符号器１７に出力される。

【００１８】可変長符号器１７でエントロピー符号化さ
れた後、エラー訂正符号器１８でエラー訂正符号を付与
され、ビデオ記録系に出力される。動き補償、可変長符
号化についてはシー・シー・アイ・ティー・ティー、エ
スジーＸＶ，ワーキング・パーテイー１、テンポラリー
ドキュメント番号５−Ｅ（ＣＣＩＴＴ　ＳＧＸＶ，　Ｗ
ｏｒｋｉｎｇ　Ｐａｒｔｙ１，　Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　
Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｎｏ．　５−Ｅ）に記載されている
。

【００１９】図５にビデオ・テープへの画像符号の記録
配置を示す。この例では１フレームの符号は２トラック
に記録され、１トラックは４等分され各帯域の各段出力
の符号が分配配置されるとしている。優先度の高い初段
出力には多量のエラー訂正符号が付与される。これによ
りこれら優先度の高い領域に誤りが発生しても訂正され
る可能性が高くなり、復号品質を保つことができる。た
だし、符号量は各フレームで変化するので、これに応じ
てエラー符号量も増減し、合計がちょうど１／４トラッ
クに収まるように制御される。

【００２０】同じ領域の符号は２トラックに渡ってブロ
ック単位でインタリーブされて記録される。図６に第１
のグループ化の例を示す。もし読み出し段階でどちらか
のグループの符号が失われても、そのグループの表示更
新を中断する、すなわち前のフレームの復号画素を用い
ることにより、その部分の欠落を抑える。比較的小さい
単位で更新されない画素が均等にばらまかれているので
、簡単なスムージング・フィルタで不自然さを解消する
ことが可能となる。

【００２１】図７に別のグループ化の例を示す。画面全
体が比較的平坦な場合はこのグループ化を用いることに
より一方のグループ欠落による品質劣化を抑えることが
できる。

【００２２】次に高速再生時の動作について説明する。通常再生時は再生ヘッドは１フレーム期間に１トラック
を順に読んでいくが、高速再生時はテープの走行速度が
速くなり、複数のトラックに渡って情報を読み取ること
になる。例えば２倍再生時はＬＰ１１，ＨＰ１１、と、
隣接トラックのＬＳ１２，ＨＳ１２と読むことになる。次のフレームではＬＰ２２，ＨＰ２２，ＬＳ２１，ＨＳ
２１と読む。同じセクタで見れば不連続にアクセスが行
われているため、フレーム間の冗長性を利用して符号化
を行っているいわゆるフレーム間符号化されたデータ、
すなわちＬＳｘｘ，ＨＳｘｘはこのとき復号できない。しかしフレーム内で完結して符号化を行っているいわゆ
るフレーム内符号化されたデータは復号できる。この例
ではＬＰｘｘ，ＨＰｘｘにあたる。ただし、一方のグル
ープの符号しか読めないので前述のように欠落したグル
ープの更新を行わない。図５の例では１回目の読みだし
でグループ１が更新され、２回目のよみだしでグループ
２が更新される。グループ間の不連続性はフィルタリン
グされる。

【００２３】この様に、第１の実施例によれば、復号品
質に影響の大きいセクタのエラー訂正符号量を多くする
ことにより、この部分の実効エラー率を下げることにな
り、復号品質の低下を防ぐことができる。また、高速再
生時に読みだされる符号に必ずフレーム内符号化を行っ
た符号を含むようにトラック上に配置することにより、
スムーズな高速再生が可能となる。なおこの実施例では
初段の符号はトラック先端に配置しているとしたが、テ
ープとヘッドの接触が確実な中心部付近に配置すれば、
さらに誤り率の低下を期待できる。またここでは２帯域
への分割を行う例を示したが、これ以上の帯域数への分
割、あるいは分割を行わない場合にも同様に適用できる
。さらに、各帯域を２段階で符号化を行う例について説
明したが、各帯域独立に１段階、あるいは２段階以上で
符号化することもできる。さらに、音声信号の記録にも
同様に適用できる。

【００２４】次に第２の実施例について説明する。図８
にこの実施例による符号化部の構成を示す。本符号化部
の構成は第１の実施例における次段の構成と同じである
。入力画像はまず前フレームの復号信号を動き補償して
得られる予測信号を差し引かれ、この差分が符号器１１
にて符号化される。ただし、フレームメモリ１６の内容
は一定周期でリセットされ、この結果予測信号が０、す
なわちフレーム内符号化されたことになる。符号器１１
より出力される符号は係数分類器８１にて低域係数と高
域係数に分けられて出力され、各々可変長符号化、およ
びエラー訂正符号化され、ビデオテープに記録される。図９に変換係数の分類の例を示す。本方法により簡略的
に帯域分割が行える。

【００２５】図１０にテープ上の符号配置を示す。ここ
では第１，第６フレーム、以下６フレームおきにフレー
ム内、その他のフレームがフレーム間符号化されている
ものとする。本実施例ではフレーム内符号化された第１
、第６フレームの符号を繰り返して記録することにより
、高速再生時でも読み取ったデータに必ずフレーム内符
号化された符号が含まれることが補償される。これによ
りスムーズに高速再生が可能となる。また本実施例では
直交変換係数をそのまま分割しているので、帯域分割フ
ィルタの必要がない。さらに、図１１に示すようにフレ
ーム内符号化した低域成分のみを繰返し記録することも
できる。また図１２に示すようにフレーム内符号化した
低域成分は繰返し記録し、高域成分は第１の実施例同様
にグループ分けして記録することもできる。いずれの場
合にも繰返し記録する符号を低域のみにすることにより
、図１０の例よりも効率のよい記録ができる。本実施例
では係数分類により２種の係数に分ける例を示したが、
より多くの種類への分類を行うこともできる。また、分
類を行わない場合にも同様に適用できる。さらに音声信
号の記録にも同様に適用できる。

【００２６】次に第３の実施例について説明する。本実
施例の構成を図１３に示す。本実施例では入力画像が輝
度成分Ｙと色成分Ｃに分割され、別々に符号化される。輝度成分は第１の実施例と同様に２段階で符号化される
。一方、色成分は１段でフレーム内符号化される。各々
の符号は可変長符号化、およびエラー訂正符号を付与さ
れ、記録される。

【００２７】図１４にテープ上の符号配置を示す。一般
に輝度成分の劣化の方が色成分より目立つことが知られ
ている。そこでこの例では最も再生品質に影響をおよぼ
す輝度成分の初段出力に最も多量のエラー訂正符号を付
与して記録し、色成分はグループ化して記録、さらに輝
度成分次段出力が記録される。この符号配置により、高
速再生時でも読み取ったデータに必ずフレーム内符号化
された輝度成分初段出力が含まれることが補償される。また色成分のいずれかのグループも含まれる。色成分の
一方のグループ欠落は第１の実施例にて述べた方法によ
り補間することができる。これにより視覚特性を利用し
、高い主観画質にてスムーズに高速再生が可能となる。以上の例は輝度成分を２段階で符号化する例について説
明したが、これより多段階の符号化を行うこともできる
。また１段のみで符号化を行うことも同様に可能である
。さらに色成分についての多段階で符号化することもで
きる。また、輝度成分、あるいは両方を帯域分割した後
に、本実施例を適用することも可能である。

【００２８】次にハードディスクを用いた第４の実施例
について説明する。ハードディスクの構成を図１５に示
す。同心円状にトラックが並んでいるものとする。ハー
ドディスクは回転角一定で回転しているので、図１６に
示すように横軸に記録時間を取ると、論理的には各トラ
ックの様子はビデオテープと同様の構成となる。この例
では第２の実施例と同様に図８の符号化部を用いた例を
示しているが、符号の配置は同じになっている。

【００２９】通常再生時はトラック先頭から順にデータ
が読みだされる。しかし高速再生はヘッドをシークさせ
て隣接トラックに移動することにより行われるため、ビ
デオと同様、トラックが分割されて読みだされる。しか
し、本実施例では第２実施例同様フレーム内符号化され
た第１，第６フレームの符号を繰り返して記録すること
により、高速再生時でも読み取ったデータに必ずフレー
ム内符号化された符号が含まれることが補償される。こ
れによりスムーズに高速再生が可能となる。同様に、前
記いずれの実施例をハードディスク、あるいは光ディス
ク、ＤＡＴ等のメディアに適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、復号品質への影響の大
小によりブロック化して各々に異なるエラー訂正／検出
符号量を付与することにより、符号誤りによる再生品質
劣化を抑えることができる。また、高速再生時において
も、読み取り情報内にフレーム内で完結して符号化を行
った符号を含めるように、記録メディア上へ符号を配置
することにより、スムーズな高速再生、あるいはランダ
ムサーチ等が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図である。

【図２】符号器の構成を示す図である。

【図３】量子化器の構成を示す図である。

【図４】局部復号器の構成を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例におけるビデオテープ上へ
の符号配置を示す図である。

【図６】画像ブロック・グループの配置の第１の例を示
す図である。

【図７】画像ブロック・グループの配置の第２の例を示
す図である。

【図８】本発明の第２実施例の構成を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例における変換係数分類を示
す図である。

【図１０】本発明の第２実施例におけるビデオテープ上
への第１の符号配置例を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施例におけるビデオテープ上
への第２の符号配置例を示す図である。

【図１２】本発明の第２実施例におけるビデオテープ上
への第３の符号配置例を示す図である。

【図１３】本発明の第３実施例の構成を示す図である。

【図１４】本発明の第３実施例におけるビデオテープ上
への符号配置を示す図である。

【図１５】ハードディスク上のトラック構成を示す図で
ある。

【図１６】ハードディスク上の論理トラック構成を示す
図である。

【符号の説明】

１０…帯域分割フィルタ、１１…符号器、１２…局部復
号器、１７…可変長符号器、１８…エラー訂正符号器、
２１…離散コサイン変換器、２２…量子化器、３３…ジ
グザグスキャナ、４１…逆量子化器、４２…逆離散コサ
イン変換器、８１…係数分類器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１、ないしはあらかじめ定められた数のフ
レームの入力情報を、蓄積メディア上の１、ないしはあ
らかじめ定められた数のメディア上の単位以下に記録す
ることを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項２】請求項１に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の単位としてトラックを用いること
を特徴とした情報記録再生方法。
【請求項３】請求項１に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の単位として、１トラックを細分し
たセクタを用いることを特徴とした情報記録再生方法。
【請求項４】１、ないしはあらかじめ定められた数のフ
レームの入力情報を、蓄積メディア上の１、ないしはあ
らかじめ定められた数のメディア上の単位の、あらかじ
め定められた一定領域内に記録することを特徴とする情
報記録再生方法。
【請求項５】請求項４に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の単位としてトラックを用いること
を特徴とした情報記録再生方法。
【請求項６】請求項４に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の単位として、１トラックを細分し
たセクタを用いることを特徴とした情報記録再生方法。
【請求項７】請求項４に記載された情報記録再生方法に
おいて、各領域に各々異なる量のエラー訂正、ないしは
検出符号を付与して記録することを特徴とする情報記録
再生方法。
【請求項８】請求項１に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の単位に満たない量のエラー訂正、
ないしは検出符号を付与して記録することを特徴とする
情報記録再生方法。
【請求項９】請求項４に記載された情報記録再生方法に
おいて、メディア上の一定領域に満たない量のエラー訂
正、ないしは検出符号を付与して記録することを特徴と
する情報記録再生方法。
【請求項１０】前記情報記録再生方法において、入力信
号を帯域分割した後に符号化した出力を各々異なる領域
に記録することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項１１】前記情報記録再生方法において、入力信
号を直交変換した後、各変換係数が表す周波数によって
変換係数を分類して各々異なる領域に記録することを特
徴とする情報記録再生方法。
【請求項１２】請求項１０に記載された情報記録再生方
法において、符号化入力を周期的に１フレームで完結し
て符号化を行ない、他のフレームはフレーム間の冗長性
を圧縮して符号化を行ない、前者と後者より得られる出
力信号を各々異なる領域に記録することを特徴とする情
報記録再生方法。
【請求項１３】請求項１１に記載された情報記録再生方
法において、符号化入力を周期的に１フレームで完結し
て符号化を行ない、他のフレームはフレーム間の冗長性
を圧縮して符号化を行ない、前者と後者より得られる出
力信号を各々異なる領域に記録することを特徴とする情
報記録再生方法。
【請求項１４】前記情報記録再生方法において、入力情
報を直交変換し、変換係数を量子化して出力すると共に
、この変換係数を逆直交変換して入力情報との差分を取
り、その差分を前フレームからの動きを補償した後のフ
レームメモリに蓄えられた信号との差分を直交変換して
出力し、前者と後者を異なる領域に記録することを特徴
とする情報記録再生方法。
【請求項１５】請求項１４記載の情報記録再生方法にお
いて、入力信号を帯域分割して、一部の帯域成分は請求
項１４項記載の２段階の符号化を行い、他の帯域成分は
１段階の符号化を行うことを特徴とする情報記録再生方
法。
【請求項１６】請求項１４記載の情報記録再生方法にお
いて、入力信号を輝度信号と色信号に分け、輝度信号は
請求項１４項記載の２段階の符号化を行い、色信号は１
段階の符号化を行うことを特徴とする情報記録再生方法
。
【請求項１７】請求項１２に記載された情報記録再生方
法において、１フレーム内で完結して符号化を行うフレ
ームから次にフレーム内で完結して符号化を行う周期内
の符号を、記録メディア上の複数単位内のあらかじめ定
められた領域に記録する方式であって、フレーム内で完
結して符号化したフレームは符号化ブロック単位でイン
タリーブして記録することを特徴とする情報記録再生方
法。
【請求項１８】請求項１７記載の方法において、フレー
ム内で完結して符号化したフレームは蓄積メディア上の
単位毎に繰り返して記録することを特徴とする情報記録
再生方法。
【請求項１９】請求項１７記載の方法において、フレー
ム内で完結して符号化したフレームの内、一部の帯域成
分は蓄積メディア上の単位毎に繰り返して記録すること
を特徴とする情報記録再生方法。
【請求項２０】請求項１７記載の方法において、フレー
ム内で完結して符号化した出力を輝度信号と色信号に分
け、一方を蓄積メディア上の単位毎に繰り返して記録し
、他方をインタリーブして記録することを特徴とする情
報記録再生方法。
【請求項２１】請求項１７記載の方法において、フレー
ム内で完結して符号化した出力を帯域分割し、一部の帯
域成分を蓄積メディア上の単位毎に繰り返して記録し、
残りの帯域成分をインタリーブして記録することを特徴
とする情報記録再生方法。
【請求項２２】入力信号をディジタル変換する手段と、
これを符号化する手段と、これを複数のブロックに分割
する手段と、各ブロックを記録メディア上の異なる領域
に記録する手段と、各ブロックに各々異なる量のエラー
訂正、ないしはエラー検出符号を付与する手段と、記録
メディアから記録情報を読みだす手段と、読みだしたエ
ラー訂正、ないしは検出符号から読みだした情報の誤り
を訂正、ないしは検出する手段と、ブロック別の情報を
フレーム単位に合成する手段と、この情報を出力する手
段を具備する情報記録再生装置。
【請求項２３】請求項２２に記載した情報記録再生装置
において、符号化手段として入力を直交変換して、第１
の変換係数を出力する手段と、前記係数を逆変換して入
力信号との差分を算出する手段と、前記差分信号とフレ
ームメモリ内に格納されている前フレームの信号を動き
補償をして得た信号との差を算出する手段と、前記第２
の差分信号を直交変換して第２の変換係数を出力する手
段と、を具備することを特徴とする情報記録再生装置。