JPH06311498A

JPH06311498A - 画像信号の符号化・復号化装置

Info

Publication number: JPH06311498A
Application number: JP10068493A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Hirano; 裕弘平野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】インタレース走査の画像信号を圧縮効率の高い
符号化が可能な画像信号の符号化・復号化装置，ディジ
タル録画装置を提供する。【構成】符号化部６では、フレーム合成した画像信号Ｓ
１をＮ×Ｎ画素のブロックに分割し、動きの含むブロッ
クでは高域成分の少ない形態に画素配列を変換した動画
モードのブロック画像信号Ｓ２で離散コサイン変換符号
化する。復号化部では、復号した動画モードのブロック
画像信号Ｓ２を画素再配列変換して、もとの画像信号に
復号する。【効果】インタレース走査の画像信号の動きを含む領域
でも圧縮効率の高い符号化ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を高能率符号化
により情報量を圧縮して送受像を行う符号化・復号化装
置に係り、特に、走査の形態がインタレース走査の画像
信号に対して情報量を効率よく圧縮する直交変換符号化
を行うに好適な画像信号の符号化・復号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル化した画像信号は、その情報
が膨大となり、これを直接、記憶媒体に蓄積したり伝送
路で通信するには、コストやスピードの点で問題が多
い。これを解決する手段として、高能率符号化の技術に
より、情報量を効率よく圧縮することが行われる。

【０００３】画像の高能率符号化技術により、予測符号
化，直交変換符号化，ベクトル量子化，サブバンド符号
化などが知られている。このうち、直交変換符号化は、
入力画像に対して変換行列による演算を行い、主に周波
数に対応する係数領域に変換した状態で符号化を行い、
圧縮するものである。この変換行列の種類により、フー
リエ変換，カルーネンレーヴ変換，アダマール変換，離
散コサイン変換などがある。そして、離散コサイン変換
は、変換によるデータの劣化が比較的少なく、符号回路
のＬＳＩ化も容易なため、ＣＣＩＴＴ勧告Ｈ．２６１の
ビデオ符号化方式、あるいは、ＭＰＥＧ(Moving Pictur
e Expert Group）の蓄積メディア用動画像符号化標準な
どに採用されている。

【０００４】画像信号は多くの場合、インタレース走査
により得られる二つのフィールドの信号でフレーム、す
なわち一画面の信号を構成する。このため、インタレー
ス走査の画像信号では、画像に動きのある領域では直交
変換符号化の符号化効率が悪くなる傾向がある。そこ
で、画像の静止した領域と動きのある領域では、それぞ
れ形態の異なる離散コサイン変換行列を用いた符号化を
行って圧縮率の向上を図ることが、フィリップスジャ
ーナルリサーチ４４号３４５〜３６４頁(Philips
J. Res．４４．ｐｐ３４５〜３６４，１９８９)に論じ
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、離散コサイン変換に二種類の変換行列（Ｎ行×Ｎ
列、およびＮ行×〔Ｎ／２〕列）を用いるため、符号化
・復号化のために複雑な信号処理が必要になり、装置コ
ストが高くなるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、インタレース走査の画像
信号に対して、符号化効率に優れ、低コスト化が可能な
直交変換符号化の符号化・復号化装置を提供することに
ある。

【０００７】本発明の他の目的は直交変換符号化に他の
高能率符号化を組み合せて、符号化効率をより向上させ
た符号化・復号化装置を提供することにある。

【０００８】本発明のさらに他の目的は画像信号を効率
よくディジタル記録する画像信号のディジタル録画装置
を提供することにある。

【０００９】

【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、直交変換符号化するＮ×Ｎ画素からな
るブロックの画像を、静止モードではインタレース走査
の第一フィールド，第二フィールドの信号を垂直方向に
交互に配列した第一のブロック画像信号、動画モードで
は第一，第二フィールドの信号を垂直方向にそれぞれＮ
／２本ずつ一括して配列した第二のブロック画像信号に
よって構成する。そして、このブロック画像信号に対し
て、Ｎ行×Ｎ列の変換行列による演算を行い、変換係数
を符号化して、モード情報（静止，動画モード）を付加
する。一方、復号化では、復号した変換係数にＮ行×Ｎ
列の逆変換行列を乗算し、ブロック画像信号に復号す
る。そして、静止，動画モードに応じて、ブロック画像
信号をそれぞれ対応する所定の第一，第二フィールドの
信号に配置して、もとのインタレース走査の画像信号を
復号する。

【００１０】

【作用】図２乃至図４は本発明における符号化・復号化
の画像フォーマットならびに動作原理を示したものであ
る。

【００１１】まず、図２により、符号化・復号化の画像
フォーマットのシーケンスを説明する。同図（ａ）は入
力の画像信号で、インタレース走査により第一フィール
ドでは実線で示す走査線、第二フィールドでは点線に示
す走査線を走査して得られた信号である。同図（ｂ）
は、第一フィールドと第一フィールドの信号を合成して
生成するフレーム（一枚の画像）の信号を示す。同図
（ｃ）は符号化ブロックの信号を示す。フレームは、水
平Ｎ画素，垂直Ｎラインから成るＮ×Ｎ画素のブロック
に分割し、各ブロック単位に符号化を行う。復号化で
は、同図（ｃ）から同図（ａ）の順序で復号化の処理を
行い、もとのインタレース走査の画像信号に復号する。

【００１２】図３は、ブロックにおける画素の配列を示
す。本発明では、静止モードでは同図（ａ）に示す様
に、第一，第二フィールドの信号が垂直方向に交互に配
列した形態、すなわち、図２（ｂ）のフレーム合成した
信号でブロック画素信号を構成する。一方、動画モード
では同図（ｂ）に示す様に、静止モードのブロック画素
信号を、それぞれ垂直方向で並び換えを行い、第一，第
二フィールドの信号がＮ／２ずつ一括して配列した形態
のブロック画素信号を構成する。なお、復号化では、動
画モードのブロック画像信号は、垂直方向で並び換えの
操作を行って静止モードの形態の画素の配列に変換し、
この変換した信号でフレームの信号を再生する。

【００１３】図４により、本発明の原理を説明する。同
図（ａ）は画像が水平方向に三画素／フィールドの速度
で動いた場合を示す。この画像信号は、第一フィールド
の期間は走査線Ｌ₁，Ｌ₃，Ｌ₅，Ｌ₇、第二フィールドの
期間は走査線Ｌ₂，Ｌ₄，Ｌ₆,Ｌ₈の信号で構成される。
同図（ｂ）は、静止モードによるブロック画像信号を示
す。このブロック画像信号では同図の点線で示す領域に
垂直高域成分が発生している。したがって、変換行列演
算で得られるこのブロック画像信号の変換係数は垂直高
域の領域まで拡がったものになり、符号化効率が低下す
る。一方、同図（ｃ）は、動画モードによるブロック画
像信号を示す。このブロック画像信号では同図（ｂ）に
示した様な高域成分の発生はない。このため、変換行列
演算で得られる変換係数は低域領域の近傍に集中し、極
めて効率の良い符号化を行うことができる。

【００１４】本発明では、画像に動きが含まれる領域で
は、同図（ｃ）に示した動画モードのブロック画像信号
により直交変換符号化を行う。一方、画像が静止した領
域では、従来技術と同様に、同図（ｂ）に示した静止モ
ードのブロック画像信号で直交変換符号化する。したが
って、本発明によれば、画像の動きがある領域でも効率
の良い符号化を行うことが可能になり、情報量の圧縮率
の高い符号化が実現できる。また、本発明では、静止，
動画モードのいずれも同一の変換行列を用いるため、符
号化・復号化の回路も簡単な構成で実現できる。

【００１５】さらに、本発明の直交変換符号化を他の高
能率符号化方式と組み合せて符号化を行うことになり、
符号化効率をより向上させた符号化・復号化装置、ある
いはディジタル録画装置を実現することができる。

【００１６】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１に示すブロック
図により説明する。これは、直交変換符号化に好適なも
ので、以下では、離散コサイン変換（ＤＣＴ変換）を例
に説明する。

【００１７】インタレース走査の形態のディジタル化し
た入力画像信号ＳＩは、フレーム合成部１に入力し、図
２（ｂ）に示した様に、インタレース走査の第一フィー
ルド，第二フィールドの信号を合成してフレームの信号
Ｓ１を生成する。また、動き検出部９では、例えばフレ
ーム間の差分成分の有無により画像に含まれる動きの領
域を検出し、静止領域では静止モード，動きの領域では
動画モードのモード信ＭＤを生成する。

【００１８】ブロック変換部２では、図２（ｃ）に示し
たＮ×Ｎ画素のブロックを単位に静止モードでは図３
（ａ），動画モードでは図３（ｂ）に示した画素配列の
ブロック画像信号Ｓ２を生成する。そして、ＤＣＴ演算
部３では、Ｎ行×Ｎ列の離散コサイン変換行列による演
算を行い、変換係数Ｓ３を生成する。ＤＣＴ係数並び換
え部４では、例えば、ジグザグ走査により、変換係数を
直流成分から高域成分の順に並び換え操作を行った信号
Ｓ４をつくる。量子化部５では、符号化制御部８からの
制御信号ＣＴに従って所定の量子化特性で変換係数の量
子化を行った固定長符号の信号Ｓ５を生成する。エント
ロピ符号化部６では、制御信号ＣＴで定まる特性により
信号Ｓ５およびモード信号ＭＤを可変長符号化した信号
Ｓ６を生成し、バッファ部７に入力する。そして、バッ
ファ部７からは固定レートで信号を読み出し、直交変換
符号化したビットストリーム信号ＢＳを生成する。な
お、バッファ部７のバッファ容易に応じて、符号化制御
部８では、符号化パラメータを制御する制御信号ＣＴを
つくる。

【００１９】一方、復号化部では、符号化ビットストリ
ーム信号ＢＳは、バッファ部１０，復号化制御部１１に
入力する。復号化制御部１１では、信号ＢＳのヘッダ部
の情報をもとに、バッファ部からの信号の読み出し制御
信号，復号化パラメータを制御する信号ＤＴをつくる。
エントロピ復号化部１２では、もとの固定長符号の信号
Ｓ５、およびモード信号ＭＤを復号する。逆量子化部１
３では、逆量子化の処理を行い、変換係数Ｓ４を復号す
る。そして、ＤＣＴ係数再配列部１４では、変換係数の
並び換え操作を行い、もとの配列の変換係数Ｓ３に復号
する。ＩＤＣＴ演算部１５では、離散コサイン逆変換行
列による演算を行い、ブロック画像信号Ｓ２を復号す
る。そして、ブロック変換部１６では、モード信号ＭＤ
により、図３（ｂ）に示す動画モードのブロック画像信
号は、図３（ａ）に示す画素配列のブロック画像信号に
変換する。したがって、この出力信号Ｓ１は全て、図３
(ａ)に示す画素配列のブロック画像信号になる。画像再
生処理部１７では、ブロック画像信号よりフレームの信
号を再生し、インタレース走査の第一，第二フィールド
の期間でそれぞれフレームの奇数走査線，偶数走査線の
信号を用いて、もとのインタレース走査の形態のディジ
タル化した画像信号Ｓ０を復号する。

【００２０】つぎに、主要なブロック部について、実施
例をもとに説明する。

【００２１】図５は、フレーム合成部１，ブロック変換
部２，１６の一実施例である。入力信号は、ＷＴ制御部
１９より発生する書き込み動作制御信号により、メモリ
１８に信号が書き込まれる。一方、メモリ１８からの信
号の読み出しは、ＲＤ制御部２０より発生する読み出し
動作制御信号により行う。そして、例えば、フレーム合
成部１では、第一フィールドと第二フィールドの信号を
ライン周期毎に交互に読み出す動作、ブロック変換部
２，１６では、静止モードでは書き込み動作と同一の読
み出し動作、動画モードではブロック変換部２では、ま
ず第一フィールドの全ての信号を読み出した後に第二フ
ィールドの信号を読み出す動作を行うことで、所望の画
像フォーマットの信号を生成する。

【００２２】図６は、ＤＣＴ演算部３の一実施例であ
る。離散コサイン変換Ｆ(ｕ,ｖ）（ｕ：水平，ｖ：垂直
周波数）は、Ｆ(ｕ,ｖ）＝Ｆｕ・Ｆｖの演算で実現でき
る。ここで、Ｆｕ，Ｆｖはそれぞれ水平，垂直方向の係
数演算を示す。ＨＤＣＴ演算部２１では信号Ｓ２に対し
てＦｕの演算を行い、変換係数ＣＦｈを生成する。順列
変換部２２ではＣＦｈの要素の転置を行い、ＶＤＣＴ演
算部２３ではこれにＦｖの演算を行って、離散コサイン
変換を行った変換係数Ｓ３を生成する。なお、ＩＤＣＴ
演算部１５もこれと同様な構成で実現できる。

【００２３】図７は、ＤＣＴ係数並び換え部４における
信号処理の説明図である。離散コサイン変換により生成
する変換係数Ｓ３は、同図（ａ）に示す様に、周波数領
域の直流から水平，垂直高域成分に対応したものであ
る。そして、大きな値の係数は低域に集中するため、直
流成分から高域成分ヘジグザグ走査により変換係数の並
び換えを行う。なお、この並び換えを行う前に、視覚特
性を考慮して、各変換係数に同図（ｄ）に示す様な特性
の重み付けを行うこともできる。そして、これらの信号
処理を行うことで、変換係数の符号化効率の向上を図
る。

【００２４】量子化部５，逆量子化部１３，エントロピ
符号化部６，エントロピ復号化部１２の各ブロックは、
例えば、ＲＯＭによるテーブルルックアップなどの構成
で容量に実現できる。

【００２５】以上、本実施例によれば、インタレース走
査の画像信号に対しても、圧縮効率の高い直交変換符号
化の符号化・復号化装置が実現できる。なお、実施例で
は離散コサイン変換を例に説明したが、変換行列には、
フーリエ変換，アダマール変換，カルーネンレーヴ変換
などを使用することもできる。

【００２６】つぎに、本発明の第二の実施例を図８に示
すブロック図により説明する。これは、直交変換符号化
と動き補償フレーム間予測符号化を組み合せて符号化を
行うに好適なものである。

【００２７】まず、符号化部では、インタレース走査の
形態のディジタル化した入力画像信号ＳＩはフレーム合
成部１に入力され、インタレース走査の第一，第二フィ
ールドの信号を合成して、図２（ｂ）に示した様なフレ
ームの信号Ｓ１を生成する。また、動きベクトル検出部
２５では、例えば、ブロックマッチング法などより動き
ベクトルＭＶを検出する。スイッチ２９は、フレーム内
符号モードでは端子ａ，フレーム間符号化モードでは端
子ｂに接して、信号ＳＰを出力する。そして、減算器２
４では、信号Ｓ１から信号ＳＰを減算した信号ＳＥを出
力する。

【００２８】ブロック変換部２では、フレーム内符号化
モードでは、Ｎ×Ｎ画素からなるブロックを単位に、動
きベクトルＭＶが０の場合には図３（ａ）に示した静止
モード、ＭＶが０でない場合には図３（ｂ）に示した動
画モードの画素配列のブロック画像信号Ｓ２を生成す
る。一方、フレーム間符号化モードでは、静止モードの
画素配列のブロック画像信号Ｓ２を生成する。

【００２９】ＤＣＴ演算部３では、Ｎ行×Ｎ列の離散コ
サイン変換行列による演算を行い、変換係数Ｓ３を生成
する。そして、ＤＣＴ係数並び換え部４では、ジグザグ
走査などで、変換係数を直流成分から高域成分の順に並
び換える操作を行った信号Ｓ４をつくる。

【００３０】量子化部５では、符号化制御部８の制御信
号ＣＴに応じて、所定の特性で変換係数の量子化を行
い、信号Ｓ５を出力する。そして、エントロピ符号化部
６で、信号Ｓ５、および動きベクトルＭＶは可変長の符
号化に符号化し、バッファ部７に入力する。そして、バ
ッファ部からは固定レートで信号の読み出しを行い、符
号化したビットストリーム信号ＢＳを生成する。なお、
符号化制御部８では、バッファ容量に応じて符号化パラ
メータを制御する制御信号ＣＴをつくる。

【００３１】一方、信号Ｓ５は、逆量子化部１３，ＤＣ
Ｔ係数再配列部１４，ＩＤＣＴ演算部１５，ブロック変
換部１６のルートで復号化の処理を行い、信号ＳＥ′を
復号する。そして、加算器２６で信号ＳＰとの加算を行
って復号したフレームの信号Ｓ１′は、フレームメモリ
２７に入力する。動き補償予測信号発生部２８では、フ
レームメモリ２７の出力信号に対して、動きベクトルＭ
Ｖによる動き補償の処理を行い、フレーム間符号化モー
ドで使用する予測信号ＰＳを生成する。

【００３２】つぎに、復号化部では、符号化したビット
ストリーム信号ＢＳは、バッファ部１０，復号化制御部
１１に入力する。復号化制御部１１では、信号ＢＳのヘ
ッダ部の情報より、バッファ部の読み出し制御、および
復号化パラメータの制御信号ＤＴを生成する。

【００３３】エントロピ復号化部１２では、バッファ部
１０の出力信号Ｓ６より固定長符号の信号Ｓ５、および
動きベクトルＭＶを復号する。そして、逆量子化部１３
では、逆量子化処理を行い、変換係数Ｓ４を復号する。
また、ＤＣＴ係数再配列部１４では、変換係数の並び換
えの操作を行い、もとの配列の変換係数Ｓ３を復号す
る。ＩＤＣＴ演算部１５では、離散コサイン逆変換行列
による演算を行い、ブロック画像信号Ｓ２を復号する。
そして、ブロック変換部１６では、フレーム内符号化モ
ード時で動きベクトルＭＶ≠０の場合に、図３（ｂ）に
示す動画モードのブロック画像信号を図３（ａ）の静止
モードの画素配列への変換を行い、信号ＳＥを復号す
る。

【００３４】スイッチ３１では、フレーム内符号化モー
ド時は端子ａ、フレーム間符号化モード時は端子ｂに接
続して、信号ＳＰを出力する。そして、加算器３２で両
者の信号を加算し、フレームの信号Ｓ１を復号する。画
像再生処理部１７では、フレームの信号Ｓ１の走査線の
並び換えの処理を行い、もとのインタレース走査のディ
ジタル化した画像信号Ｓ０を復号する。また、動き補償
予測信号発生部３０では、動きベクトルＭＶをもとに、
フレームメモリ２７の出力信号に対して動き補償の処理
を行い、フレーム間符号化モード時の予測信号ＰＳを生
成する。

【００３５】この様に、本実施例によれば、インタレー
ム走査の画像信号に対して、圧縮効率の高い符号化・復
号化装置を実現できる。

【００３６】つぎに、本発明の第三の実施例を図９に示
すブロック図により説明する。これは、サブナイキスト
標本化，直交変換符号化の組み合わせで情報量の圧縮を
図るに好適なものである。

【００３７】まず、符号化部では、インタレース走査の
形態のディジタル化した入力画像信号ＳＩをフレーム合
成部１に入力し、インタレース走査の第一，第二フィー
ルドの信号を合成して、図２（ｂ）に示したフレームの
信号Ｓ１を生成する。また、動き検出部９では、画像に
含まれる動きの領域を、例えば、フレーム間の差分成分
の有無などで検出し、静止領域では静止モード、動きの
領域では動画モードを示すモード信号ＭＤを生成する。

【００３８】サブナイキスト標本化部３３では、標本点
を１／２に間引くサブナイキスト標本化の処理を行う。
そして、ブロック変換部２では、Ｎ×Ｎ画素からなるブ
ロックを単位に、モード信号ＭＤが静止モードでは図３
（ａ）、動画モードでは図３（ｂ）に示す画素配列のブ
ロック画像信号Ｓ２を生成する。

【００３９】ＤＣＴ演算部３では、Ｎ行×Ｎ列の離散コ
サイン変換行列による演算を行い、変換係数Ｓ３を生成
する。そして、ＤＣＴ係数並び換え部４では、ジグザグ
走査などで変換係数を直流成分から高域成分の順に並び
換える操作を行い、信号Ｓ４をつくる。

【００４０】量子化部５では、符号化制御部８の制御信
号ＣＴに応じて、所定の特性で変換係数の量子化を行
い、固定長符号の信号Ｓ５をつくる。そして、エントロ
ピ符号化部６で、信号Ｓ５、およびモード信号ＭＤを可
変長の符号化に符号化し、バッファ部７に信号Ｓ６を入
力する。そして、固定レートでバッファ部から信号を読
み出し、符号化したビットストリーム信号ＢＳを生成す
る。なお、符号化制御部８では、バッファ容量に応じ
て、符号化パラメータを制御する制御信号ＣＴをつく
る。

【００４１】一方、復号化部では、符号化したビットス
トリーム信号ＢＳは、バッファ部１０，復号化制御部１
１に入力する。そして、復号化制御部１１では、信号Ｂ
Ｓのヘッダ部の情報より、バッファ部の読み出し制御、
および復号化パラメータの制御信号ＤＴを生成する。

【００４２】エントロピ復号化部１２では、バッファ部
１０の出力信号Ｓ６より、固定長符号の信号Ｓ５、およ
びモード信号ＭＤを復号する。そして、逆量子化部１３
では逆量子化処理を行い、変換係数Ｓ４を復号する。ま
た、ＤＣＴ係数再配列部１４では変換係数の並び換え操
作を行い、もとの配列の変換係数Ｓ３を復号する。

【００４３】ＩＤＣＴ演算部１５では、離散コサイン逆
変換行列の演算を行い、もとのブロック画像信号Ｓ２を
復号する。そして、ブロック変換部１６では、動画モー
ドのブロック画像信号は静止モードの図３（ａ）に示す
画素配列への変換を行う。

【００４４】標本点補間部３４では、補間の操作を行
い、サブナイキスト標本化で間引かれた標本点の信号を
再生し、もとの標本化構造のフレームの信号Ｓ１に復号
する。そして、画像再生処理部１７では、信号Ｓ１の並
び換え操作を行い、もとのインタレース走査のディジタ
ル化した出力画像信号Ｓ０に復号する。

【００４５】以上、本実施例によれば、インタレース走
査の画像信号を圧縮効率の高い符号化を行う符号化・復
号化装置が実現できる。

【００４６】なお、これまで述べた第一ないし第三の実
施例における画像信号は、コンポーネント形態の輝度信
号Ｙ，色差信号Ｃ₁，Ｃ₂を、４：２：２，４：１：１、
あるいは４：１：０（色差信号は線順次）などで構成し
た信号である。

【００４７】つぎに、本発明の符号化で情報量を圧縮し
た信号をディジタル録画する画像信号のディジタル録画
装置について説明する。

【００４８】図１０は、このディジタル録画装置の第一
の実施例のブロック図である。これは、コンポジット形
態の画像信号、例えば、ＮＴＳＣ信号などをテープ，デ
ィスク等の記憶媒体に記録するに好適なものである。

【００４９】記録部では、コンポジット形態の画像信号
ＶＳは、Ａ／Ｄ変換部３５でディジタルの信号に変換す
る。画像前処理部３７では、コンポーネント形態の輝度
信号Ｙ，色差信号Ｃ₁，Ｃ₂の画像信号ＳＩに変換する。
そして、フレーム合成部３８では、インタレース走査の
第一，第二フィールドの信号を合成したフレーム信号Ｓ
１を生成する。画像符号化部３９では、先に示した第一
ないし第三の実施例による符号化の信号処理を行い、符
号化した画像ビットストリーム信号ＢＳＶを生成する。
一方、音声信号ＡＳは、Ａ／Ｄ変換部３６でディジタル
化し、音声符号化部４０で情報量の圧縮を図る符号化を
行い、音声ビットストリーム信号ＢＳＡを生成する。

【００５０】誤り訂正符号化部４１では、信号ＢＳＶ，
ＢＳＡを時分割に多重する。そして、記憶媒体で発生す
るランダム誤りやバースト誤りを訂正するためのシャフ
リング，誤り訂正符号の付加などの信号処理を行う。チ
ャネル符号化部４２では、直流遮断の影響をさけるため
に直流平衡のとれた符号に変換する信号処理を行い、分
割した複数セグメントに同期信号，ＩＤコードなどを付
加する。そして、アンプ４３，記録用磁気ヘッド４４を
通してテープなどの記憶媒体４５に信号を記録する。

【００５１】再生部では、再生用磁気ヘッド４６で記憶
媒体４５より読み出した信号は、アンプ４７で増幅し、
チャネル復号化部４８でもとの符号に復号する。誤り訂
正復号化部４９では、デシャフリング、および誤り訂正
の信号処理を行い、再生符号に含まれる符号誤りを訂正
する。そして、画像ビットストリーム信号ＢＳＶ，音声
ビットストリーム信号ＢＳＡを復号する。

【００５２】画像復号化部５０では、第一ないし第三の
実施例に示した復号化の信号処理を行い、フレーム信号
Ｓ１を復号する。そして、画像再生処理部５１では、フ
レーム信号の並び換え操作を行い、インタレース走査の
コンポーネント形態の画像信号Ｓ０を復号する。そし
て、画像後処理部５２では、コンポジット形態への変換
を行い、Ｄ／Ａ変換部５４でアナログ信号に変換して、
コンポジット形態の画像信号Ｖ０に復号する。また、信
号ＢＳＡは、音声復号化部５３でもとの信号に復号し、
Ｄ／Ａ変換部５５でアナログ信号に変換して、音声信号
Ａ０を復号する。

【００５３】ディジタル録画装置の第二の実施例を図１
１に示すブロック図で説明する。これは、記憶媒体が半
導体メモリなどからなるＩＣメモリカードなどに好適な
ものである。

【００５４】記録部では、コンポジット形態の画像信号
ＶＳは、Ａ／Ｄ変換部３５でディジタル化する。そし
て、画像前処理部３７では、コンポーネント形態の輝度
信号Ｙ，色差信号Ｃ₁，Ｃ₂の画像信号ＳＩに変換する。
そして、フレーム合成部３８では、インタレース走査の
第一，第二フィールドの信号を合成して、フレーム信号
Ｓ１を生成する。画像符号化部３９では、第一ないし第
三の実施例に示した符号化の信号処理を行い、符号化し
た画像ビットストリーム信号ＢＳＶを生成する。また、
音声信号ＡＳは、Ａ／Ｄ変換部３６でディジタルの信号
に変換し、音声符号化部４０で情報量の圧縮を図る符号
化を行い、音声ビットストリーム信号BSAを生成する。

【００５５】マルチプレクス部５６では、信号ＢＳＶ，
ＢＳＡを時分割に多重し、複数セグメントに分割して、
各セグメントに同期信号、ＩＤコードなどを付加する。
そして、Ｓ／Ｐ変換部３７では、例えば、バイト単位の
信号に変換し、記憶媒体のＩＣメモリカード部５８に信
号を記録する。

【００５６】一方、再生部では、ＩＣメモリカード部か
ら読み出した信号は、Ｐ／Ｓ変換部５９でシリアルな信
号に変換し、デマルチプレクス部６０で画像ビットスト
リーム信号ＢＳＶ，音声ビットストリーム信号ＢＳＡを
分離する。

【００５７】画像復号化部５０では、第一ないし第三の
実施例に示した復号化の信号処理でフレーム信号Ｓ１を
復号する。画像再生処理部５１では、フレーム信号の並
び換え操作を行い、インタレース走査のコンポーネント
形態の画像信号Ｓ０を復号する。そして、画像後処理部
５２ではコンポジット形態の信号への変換を行い、Ｄ／
Ａ変換部５４でアナログ信号に変換して、コンポジット
形態の画像信号Ｖ０に復号する。また、音声復号化部５
３では信号ＢＳＡからもとの信号を復号し、Ｄ／Ａ変換
部５５でアナログ信号に変換して、音声信号Ａ０に復号
する。

【００５８】なお、記憶媒体であるＩＣメモリカード部
は、テープ，ディスク等とは異なり、ＤＣフリー，符号
誤りフリーの特性を備えているため、簡単な信号処理で
実現できる。

【００５９】図１２は、これら実施例における画像前処
理部３７，画像後処理部５２の一構成例である。

【００６０】同図（ａ）の画像前処理部では、コンポジ
ット形態の画像信号は、ＹＣ分離部６１で輝度・色信号
分離の処理を行い、輝度信号Ｙ′と色信号Ｃとを分離す
る。色差復調部６２では色副搬送波による同期検波を行
い、色差信号Ｃ₁′，Ｃ₂′を復調する。輝度信号と比較
して色差信号の視覚特性は劣っているため、サブサンプ
リング部６３では標本点の間引き処理を行う。そして、
遅延部６４で時間遅延を調整した輝度信号Ｙ、および色
差信号Ｃ₁，Ｃ₂で、例えば４：２：２，４：１：１，
４：１：０などのコンポーネント形態の画像信号を生成
する。

【００６１】同図（ｂ）の画像後処理部では、コンポー
ネント形態の輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ₁，Ｃ₂に対し、標
本点補間部６５で補間処理を行い、間引かれた標本点の
信号を再生して、もとの標本化構造の色差信号Ｃ₁′，
Ｃ₂′を復号する。そして、色差変調部６６では色副搬
送波による直交振幅変調を行い、色信号Ｃを生成する。
そして、遅延部６７により時間遅延を調整した輝度信号
Ｙ′と色信号Ｃを加算部６８で加算し、コンポジット形
態の画像信号を生成する。

【００６２】つぎに、ディジタル録画装置の第三の実施
例を図１３に示すブロック図により説明する。これは、
現行テレビ方式，ＨＤＴＶ方式のいずれの画像信号も録
画するに好適なものである。

【００６３】記録部では、ＨＤＴＶ方式のコンポーネン
ト形態の画像信号ＨＤＳ，現行テレビ方式のコンポジッ
ト形態の画像信号ＶＳ，音声信号ＡＳは、Ａ／Ｄ変換部
３５，３６，６９で、それぞれ、ディジタルの信号に変
換する。

【００６４】記録画像処理部７０では、画像信号がＨＤ
ＴＶ方式（以下ＨＤモードと略称）の場合には、画像信
号の第一フィールド，第二フィールドの信号でそれぞれ
フレーム信号Ｓ１２，Ｓ１３を生成する。また、画像信
号が現行テレビ方式（以下ＳＤモードと略称）の場合に
は、画像信号の第一，第二フィールドの信号の合成でフ
レーム信号Ｓ１３を生成する。

【００６５】画像符号化部３９では、第一ないし第三の
実施例に示した符号化の信号処理を行い、符号化した画
像ビットストリーム信号ＢＳＶ１，ＢＳＶ２を生成す
る。なお、後述する様にＨＤモードの場合にはフレーム
信号は同一時間の信号であるため、直交変換符号化では
静止モードのブロック画像信号で符号化する。一方、音
声符号化部４０では符号化した音声ビットストリーム信
号ＢＳＡを生成する。

【００６６】誤り訂正符号化部４１では、符号化した画
像，音声ビットストリーム信号の時分割多重，シャフリ
ング，誤り訂正符号の付加などの信号処理を行う。ま
た、チャネル符号化部４２では、直流平衡のとれた符号
への変換，セグメント分割、および同期信号，ＩＣコー
ドの付加を行う。そして、記憶媒体７１に信号を記録す
る。

【００６７】再生部では、チャネル復号化部４８では、
もとの符号への復号を行い、誤り訂正復号化部４９で
は、デシャフリング，誤り訂正の信号処理を行い、符号
化した画像，音声ビットストリーム信号に復号する。

【００６８】画像復号化部５０では、第一ないし第三の
実施例に示した復号化の信号処理を行い、フレーム信号
Ｓ１４，Ｓ１５を復号する。そして、再生画像処理部７
２では、ＨＤモード時にはフレーム信号Ｓ１４，Ｓ１５
を合成してＨＤＴＶ方式のコンポーネント形態の画像信
号、および一方のフレーム信号Ｓ１５より現行テレビ方
式のコンポジット形態の画像信号を復号する。一方、Ｓ
Ｄモード時にはフレーム信号Ｓ１５の信号の並び換え、
現行テレビ方式のコンポジット形態の画像信号を復号す
る。また、音声復号化部５３では、信号ＢＳＡをもとの
音声信号に復号する。そして、Ｄ／Ａ変換部５４，５
５，７３でアナログの信号に変換し、HDTV方式の画像信
号ＨＤ０，現行テレビ方式の画像信号Ｖ０、および音声
信号Ａ０を再生する。

【００６９】なお、記憶媒体７１にＩＣメモリカードな
どを用いる場合には、誤り訂正符号化，復号化部および
チャネル符号化，復号化部を図１１に示したマルチプレ
クス，デマルチプレクス部とＳ／Ｐ，Ｐ／Ｓ変換部でそ
れぞれ置換した構成で実現することもできる。

【００７０】図１４は、記録画像処理部７０における信
号処理ならびに実施例である。同図（ａ）は、ＨＤＴＶ
方式の画像信号に対するフレーム構成の信号処理を示
す。コンポーネント形態のＨＤＴＶ方式の画像信号Ｓ１
０のインタレース走査の第一フィールド期間の信号でフ
レーム信号Ｓ１２の信号系列、第二フィールド期間の信
号でフレーム信号Ｓ１３の信号系列をそれぞれ構成す
る。

【００７１】同図（ｂ）にこの一実施例図を示す。ＨＤ
ＴＶ方式の信号Ｓ１０の第一フィールド期間の信号はメ
モリ７４−ａ、第二フィールド期間の信号はメモリ７４
−ｂにそれぞれ書き込む。そして、各メモリからは１フ
レーム期間で信号の読み出しを行い、フレーム信号Ｓ１
２，Ｓ１３′を生成する。メモリ制御部７５でこれらメ
モリの動作に必要な信号類をつくる。一方、現行テレビ
方式のコンポジット形態の信号Ｓ１１は、画像前処理部
３７でコンポーネント形態の信号に変換し、メモリ７
６，メモリ制御部７７で構成するフレーム合成部で、第
一フィールド，第一フィールドの信号を合成し、フレー
ム信号を生成する。選択部７８では、ＨＤモード時は端
子ａ、ＳＤモード時は端子ｂに接続して、フレーム信号
Ｓ１３を出力する。

【００７２】図１５は、再生画像処理部７２における信
号処理および一実施例図である。同図（ａ）は、ＨＤモ
ード時のＨＤＴＶ方式，現行テレビ方式の画像信号の構
成の信号処理を示す。ＨＤＴＶ方式では、フレーム信号
Ｓ１４をインタレース走査の第一フィールドの信号，フ
レーム信号Ｓ１５を第二フィールドの信号に使用して、
画像信号Ｓ１６を構成する。一方、現行テレビ方式で
は、フレーム信号Ｓ１５の奇数走査線の信号をインタレ
ース走査の第一フィールドの信号，偶数走査線の信号を
第二フィールドの信号に使用して、画像信号Ｓ１７を構
成する。

【００７３】同図（ｂ）にこの一実施例図を示す。フレ
ーム信号Ｓ１４，Ｓ１５はそれぞれメモリ７９−ａ，ｂ
に書き込む。そして、ＨＤＴＶ方式の第一フィールドの
期間ではメモリ７９−ａ、第二フィールドの期間ではメ
モリ７９−ｂより信号を読み出し、選択部８３で第一，
第二フィールドの期間でそれぞれ端子ａ，ｂの信号を選
択して出力し、ＨＤＴＶ方式の画像信号Ｓ１６を生成す
る。メモリ制御部８０ではこれらメモリの動作に必要な
信号類をつくる。一方、メモリ８１では、フレーム信号
Ｓ１５を書き込み、現行テレビ方式の第一，第二フィー
ルドの期間でそれぞれ奇数走査線，偶数走査線の信号の
読み出しを行う。メモリ制御部８２はこの動作に必要な
信号類をつくる。ＨＤＴＶ方式はアスペクト比が１６：
９と、現行テレビ方式のアスペクト比４：３とは異なっ
ている。このため、レターボックス変換部８４では、ア
スペクト比が４：３の画面の上下に無画部領域を設けて
アスペクト比１６：９の画像を表示するレターボックス
の形態の信号に変換する。選択部８５は、ＨＤモード時
は端子ｂ、ＳＤモード時は端子ａの信号を選択して出力
する。そして、画像後処理部５２では、コンポジット形
態の信号に変換し、現行テレビ方式の画像信号Ｓ１７を
生成する。

【００７４】本発明の実施例によれば、画像信号を効率
よく記録・再生するディジタル録画装置を実現すること
ができる。なお、ディジタル録画装置では、スローやサ
ーチなどの特殊再生に適し、必要な編集単位(例えばフ
レーム，カラーフレーム単位)に対応できる画像圧縮技
術が必要である。このため、フレーム間予測符号化を組
み合わせた第二の実施例による符号化では、フレーム間
符号化モードは１〜数フレームの範囲で行うことが望ま
しい。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、インタレース走査の画
像信号を、圧縮効率の高い符号化で行い、装置も低コス
トな画像信号の符号化・復号化装置が実現できる。ま
た、画像信号を効率よく記録・再生するディジタル録画
装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例のブロック図。

【図２】本発明の符号化・復号化における画像の説明
図。

【図３】静止・動画モードにおけるブロックの画素配列
の説明図。

【図４】従来技術と本発明におけるブロック画像の説明
図。

【図５】フレーム合成部，ブロック変換部の一実施例の
ブロック図。

【図６】ＤＣＴ演算部の一実施例のブロック図。

【図７】ＤＣＴ係数並び換え部における信号処理の説明
図。

【図８】本発明の第二の実施例のブロック図。

【図９】本発明の第三の実施例のブロック図。

【図１０】本発明を適用したディジタル録画の第一の実
施例のブロック図。

【図１１】本発明の適用によるディジタル録画の第二の
実施例のブロック図。

【図１２】画像前処理部，画像後処理部の一実施例のブ
ロック図。

【図１３】本発明を適用したディジタル録画の第三の実
施例のブロック図。

【図１４】記録画像処理部における信号処理および一実
施例の説明図。

【図１５】再生画像処理部における信号処理および一実
施例の説明図。

【符号の説明】

１…フレーム合成部、２…ブロック変換部、３…ＤＣＴ
演算部、４…ＤＣＴ係数並び換え部、５…量子化部、６
…エントロピ符号化部、７，１０…バッファ部、８…符
号化制御部、９…動き検出部、１１…復号化制御部、１
２…エントロピ復号化部、１３…逆量子化部、１４…Ｄ
ＣＴ係数再配列部、１５…ＩＤＣＴ演算部、１６…ブロ
ック変換部、１７…画像再生処理部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル化した画像信号を高能率符号化
により情報量を圧縮して送受像を行う画像信号の符号化
・復号化装置において、インタレース走査の画像信号の
第一フィールド，第二フィールドの信号を合成してフレ
ームの画像信号を生成し、上記フレームの画像信号をＮ
×Ｎ画素からなるブロックに分割し、上記ブロック内の
画素配列が垂直方向に上記第一フィールド，上記第二フ
ィールドの信号を交互に配列する第一のブロック画像信
号，上記第一フィールド，上記第二フィールドの信号を
垂直方向にそれぞれＮ／２ずつ一括して配列する第二の
ブロック画像信号を生成し、静止モードでは上記第一の
ブロック画像信号、動画モードでは上記第二のブロック
画像信号に対して直交変換符号化を行うことを特徴とす
る画像信号の符号化・復号化装置。
【請求項２】請求項１において、上記直交変換符号化
に、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いる画像信号の符
号化・復号化装置。
【請求項３】請求項１または２において、上記直交変換
符号化および動き補償フレーム間予測符号化を組み合せ
た高能率符号化により情報量の圧縮を行う画像信号の符
号化・復号化装置。
【請求項４】請求項１または２において、上記直交変換
符号化およびサブナイキスト標本化を組み合せた高能率
符号化により情報量の圧縮を行う画像信号の符号化・復
号化装置。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、上記
ディジタル化した画像信号を高能率符号化により情報量
の圧縮した画像データで記憶媒体に記録・再生を行う画
像信号のディジタル録画装置。
【請求項６】請求項５において、上記記録媒体はＩＣメ
モリカードである画像信号のディジタル録画装置。
【請求項７】請求項１，２，３または４において、ＨＤ
ＴＶ画像信号のインタレース走査の第一フィールド，第
二フィールドの信号でそれぞれ第一画像のフレーム信
号，第二画像のフレーム信号を構成し、上記第一画像，
上記第二画像のフレーム信号を上記高能率符号化により
情報量の圧縮した画像データを生成し、上記画像データ
で記憶媒体への記録・再生を行い、復号した第一画像と
第二画像のフレーム信号でそれぞれインタレース走査の
第一フィールド，第二フィールドの信号系列を生成して
ＨＤＴＶ画像信号を再生し、上記第一画像か上記第二画
像のいずれか一方のフレーム信号の奇数走査線，偶数走
査線の信号により現行テレビジョン方式のインタレース
走査の第一フィールド，第二フィールドの信号系列を生
成する画像信号のディジタル録画装置。