JPH08125967A

JPH08125967A - 画像データ記録再生装置

Info

Publication number: JPH08125967A
Application number: JP25993394A
Authority: JP
Inventors: Hideo Arai; 英雄新井; Ryozo Abe; 良三阿部; Toshibumi Sakaguchi; 俊文坂口; Yoshizumi Wataya; 由純綿谷
Original assignee: GRAPHICS COMMUN LAB KK
Current assignee: GRAPHICS COMMUN LAB KK
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2015-04-17
Also published as: JP3034172B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ビットストリーム記録ＶＴＲで可変速再生を
容易な画像データ記録再生装置を提供する。【構成】入力されたビットストリーム中の最小再生単
位であるスライスをサブスライスに分割し、各々にスラ
イスヘッダなど加えてビットストリームフォーマットを
満たすように加工し、記録媒体に記録する。再生された
信号はサブスライス単位にデコード可能であるため、可
変速再生が容易なる。また、再生信号をフォーマット変
換する必要がないため、再生回路が簡単になる構成を特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮された状態で入力
されたディジタル動画像を記録する画像データ記録再生
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルテレビ放送などで用いられる
高圧縮された画像信号（ビットストリーム）を、伸長す
ることなくＶＴＲ等の記録媒体に記録し、ＶＴＲ装置の
簡略化，記録効率の向上を実現しようとする試みの例と
しては、例えば、特開平６−８６２１７号公報に記載さ
れる画像データ記録再生装置がある。この従来例は、ビ
ットストリームを伸長することなく記録再生し、その結
果、入力信号と同じフォーマットの信号を再生信号とし
て出力し、外部の画像伸長装置にて伸長し、ディスプレ
イに表示するものである。

【０００３】ところで、近年ＭＰＥＧ（Moving Picture
Experts Group）により標準化が進められているＭＰＥ
Ｇ２方式は、動画像を高密度に圧縮することが可能であ
るため、ディジタルテレビ放送に用いられようとしてい
る。ＭＰＥＧ２方式で放送された動画像を伸長しないで
そのまま記録再生することにより、安価で、高い記録効
率をもつＶＴＲを構成することが可能である。

【０００４】ＭＰＥＧ２方式では、画像そのものを圧縮
する方式と、時間的に前後の他の画像を参照して差分の
みを圧縮する方式の２つを併用し、圧縮効率を上げてい
る。前者を用いて圧縮された画面をイントラピクチャー
と称し、後者を用いて圧縮された画面をノンイントラピ
クチャーと称する。ノンイントラピクチャーは、より少
ない情報に圧縮することが可能である。また、イントラ
ピクチャーを周期的に設けることにより、ビットストリ
ームが中断された場合でも参照画像を復元することが出
来る。

【０００５】ＶＴＲはヘリカルスキャン方式でデータを
磁気テープに記録するため、可変速再生では各トラック
に記録された情報の一部分しか再生することができな
い。そのため、ビットストリームを記録したＶＴＲで可
変速再生を行うと、ビットストリームの一部分が分断さ
れて再生される。ＭＰＥＧ２方式では、ビットストリー
ムの一部分しか入力（再生）されない場合でも、ある程
度の再生画像を得られるように、スライス構造を採用し
ている。

【０００６】図５は、スライス構造の例を示す説明図で
ある。ＭＰＥＧ２では、画像を１６画素×１６画素のマ
クロブロックに分割し、隣接するマクロブロックを集め
てスライスを構成する。この例では、７０４×４８０画
素の画像を、縦方向１６画素を単位として帯状の３０の
領域に分割し、各領域を１スライス（復元単位）として
いる。１スライスは、４４のマクロブロックからなる。
この各スライスをマクロブロック単位に圧縮し、スライ
ス毎にスライスヘッダを付加して伝送する。スライスヘ
ッダは、スライスが画像の中のどの部分に配置されるか
を示す情報や、データのエンコード方法を示す情報を格
納している。スライスヘッダがあれば、スライス内の情
報をデコードし、デコードの結果得られた画素情報を画
面に配置することが可能となる（イントラスライスのみ
再生できる。ノンイントラスライスは、参照画像データ
が再生されなければ画像を復元することは出来ない）。

【０００７】スライス長は、画像の横１列に収まる範囲
であれば、任意のマクロブロック長に設定することが可
能であるが、ディジタル放送で用いられるＭＰＥＧ２ビ
ットストリームのスライス構造は、上記のように、横１
列を１スライスとする構造をとると予想される。スライ
ス長をこれより短くすると、スライスヘッダによる符号
量増加が無視できず、圧縮効率を悪化させるためであ
る。また、放送で用いられる伝送路は、誤りがほとんど
発生しないため、このように大きなスライス構造でもな
んら問題ない。

【０００８】しかし、ＶＴＲで可変速再生を行うと、ビ
ットストリームが分断されるため、より小さいブロック
単位でデータを復元出来なければ、再生画像を得ること
ができない。例えば、２０倍速で再生した場合は、トラ
ック長の１／２０の長さのデータしか再生できない。イ
ントラピクチャー１画面のデータを３トラックを用いて
記録したとすると、１スライスのデータ長はトラック長
の１／１０となるため、この速度で再生すると、スライ
ス単位で再生することすら不可能であるため、全く復元
できなくなる。

【０００９】このような問題を解決するために、電子情
報通信学会技術報告［磁気記録］１９９３年１０月２１
日ＭＲ９３−２５〜２９，ｐ７〜１３、「米国ＡＴＶ対
応ディジタルＶＴＲのシステム検討」中ｐ１２にあるよ
うに、スライスを小さなシンクブロックに分割し、先頭
データの位置を示す付加情報を挿入して記録するなどの
工夫がなされていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例によれば、
シンクブロック単位で情報を再生出来れば、対応する画
素を復元することが可能となるため、より高速な再生で
も画像の一部分を再生することが可能となる。

【００１１】しかし、記録媒体から再生される信号は、
スライス情報の一部分の情報しか含まれていないため、
外部のデコーダでデコードするためには、再生されなか
った部分を補間するなどの処理を行う必要がある。その
ため、記録媒体から再生された信号をいったんデコード
し、補間などの処理を行い、さらに所定の方式でエンコ
ードして出力する必要があった。

【００１２】本発明の目的は、ビットストリームを伸長
しないで記録媒体に記録しても、高速な可変速再生が可
能な画像データ記録再生装置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】ＭＰＥＧ２方式では、ス
ライス長の下限は、１マクロブロックとなっている。つ
まり、ディジタル放送によって伝送されたビットストリ
ームが多くのマクロブロックで構成されるスライス構造
であっても、各スライスを少数のマクロブロックからな
るサブスライスに分割し、おのおののサブスライスにス
ライスヘッダを付加する等の処理を行ってＭＰＥＧ２方
式を満足するビットストリームに再構成するものであ
る。

【００１４】つまり、本発明にかかる画像データ記録再
生装置は、所定の画像圧縮フォーマットによって圧縮さ
れた圧縮画像データが入力され、所定の記録媒体に記録
する画像データ記録再生装置において、入力された圧縮
画像データの復元単位ブロックを、より小さな復元単位
ブロック群からなり、かつ、前記所定の画像圧縮フォー
マットを満足する圧縮画像データに再構成して、所定の
記録媒体に記録する復元単位再構成手段を備えたもので
ある。

【００１５】そして、所定の画像圧縮フォーマットをＭ
ＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２方式としたものである。

【００１６】さらに、復元単位再構成手段は、所定の画
像圧縮フォーマットがＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２方式
であり、再構成前の復元単位ブロックがＭＰＥＧ１，Ｍ
ＰＥＧ２方式で定められたイントラスライスとしたもの
である。

【００１７】また、復元単位再構成手段は、所定の画像
圧縮フォーマットがＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２方式で
あり、再構成前の復元単位ブロックがＭＰＥＧ１，ＭＰ
ＥＧ２方式で定められたノンイントラスライスで、イン
トラマクロブロックを含む場合は、イントラマクロブロ
ックからなるイントラスライスと、ノンイントラマクロ
ブロックを含むノンイントラスライスに再構成するもの
である。

【００１８】上記のＭＰＥＧ１はＩＳＯ／ＩＥＣにて
（ＩＳＯ／ＩＥＣ１１１７２）として規格選定されたも
のであり、ＭＰＥＧ２は同じくＩＳＯ／ＩＥＣにて（Ｉ
ＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）として規格選定中のものであ
る。なお、ＩＳＯ：the International Organization f
orstandardization,ＩＥＣ：the International Elect
rotechnical Commissionである。

【００１９】

【作用】本発明においては、ビットストリームは、スラ
イス長がより短い構成となっているため、ビットストリ
ームを伸長しないで磁気テープに記録しても、より高速
な可変速再生を実現することが可能となる。また、再生
されたデータから付加情報を除く処理を行ったり、欠損
したデータを補間してスライスを再構成する必要がない
ため、より簡単に再生処理を行うことが可能となる。ま
た、ＭＰＥＧ２方式では、デコーダに入力されるビット
ストリームが画面全体をカバーしなくてもよいため、可
変速再生によって欠落したスライスをＶＴＲが補間処理
して出力しなくとも、外部デコーダが適切な処理を行っ
て復元してディスプレイに出力される。また、通常速再
生で出力されるビットストリームもＭＰＥＧ２に準拠し
ているため、再生時に余分なヘッダ情報を削減する必要
はない。このように、可変速再生，通常再生のどちらに
おいても、ＭＰＥＧ２方式に準拠した信号を容易に出力
出来る様になる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明をディジタルＶＴＲに適用し
た一実施例の構成を示すブロック図である。

【００２１】図１の構成を動作とともに説明する。圧縮
画像情報入力端子１から入力されたＭＰＥＧ２フォーマ
ットの圧縮画像データの中のスライスを、復元単位再構
成手段としてのスライス再構成手段２で、より小さいス
ライスに分割する。分割後の大きさは、分割後の各スラ
イスが同数のマクロブロックを含むようにする方法や、
分割後の各スライスのビット数をほぼ等しくする方法な
どをはじめ、任意の分割方法でよい。分割の結果得られ
るビットストリームも、ＭＰＥＧ２フォーマットに準拠
するように処理する。このビットストリームに対して、
記録信号処理手段３にて、シャッフリング，誤り訂正符
号付加，同期信号付加，記録変調などの所定の記録信号
処理を行い、記録再生ヘッド４から記録媒体である磁気
テープ５に記録する。

【００２２】通常速再生時には、記録再生ヘッド４を用
いて磁気テープ５から信号を再生し、再生信号処理手段
６にて、同期検出，誤り訂正，デシャッフリング等の処
理を行い、ＭＰＥＧ２フォーマットの信号を復元し、圧
縮画像情報出力端子７より出力する。この信号は、外部
に準備されたＭＰＥＧ２デコーダにて画像信号に復元さ
れ、ディスプレイに出力される。

【００２３】図１中のスライス再構成手段２の動作を、
図２，図３，図４を用いて、さらに詳しく説明する。

【００２４】図２は、スライス再構成手段２の構成の一
例を示すブロックであり、図３は、スライス再構成手段
２が行う処理前のビットストリームと処理後のビットス
トリームを示す図であり、図４はＭＰＥＧ２フォーマッ
トでのスライス構成の例を示す図である。

【００２５】図４の中で、スライスは、スライスヘッダ
とスライスデータに大別される。スライスヘッダは、各
種のパラメータからなり、スライスデータは、マクロブ
ロックからなる。

【００２６】スライスヘッダに含まれるパラメータの意
味は、以下のとおりである。スライススタートコード
は、スライスの先頭を示す３２bit のデータ列であり、
１６進数の000001^**となる。最後の２文字(=8bit) は、
このスライスが画面中縦方向のどこに配置されるかを示
す。このデータ列は、他のデータ中には発生しないコー
ドであるため、ビットストリームが中断されても、スラ
イススタートコードを探索することにより、デコードを
再開することができる。Ｑスケールコードは、データを
量子化するためのパラメータである。Ｑスケールコード
の値は、スライスヘッダでまず定義されるが、マクロブ
ロック単位に変更も可能である。途中のマクロブロック
でＱスケールコードが変更された場合は、Ｑスケールコ
ードの値をマクロブロック中に記述する。イントラスラ
イスフラグは、このスライス中のデータがすべてイント
ラマクロブロックであるかどうかを示している。可変速
再生時には、このイントラスライスフラグを元にイント
ラスライスを抽出することができる。スライスヘッダに
は、この他にも各種のパラメータを含むことが可能であ
るが、本発明の内容には直接関与しないため省略する。

【００２７】マクロブロックに含まれるパラメータの意
味は、以下の通りである。マクロブロックアドレスイン
クリメントは、マクロブロックが画面中横方向のどこに
配置されるかを示すパラメータであり、スライス先頭の
マクロブロックでは、画面左端からのマクロブロック数
を示し、他のマクロブロックでは、前マクロブロックか
らの距離を示す。マクロブロックが連続して配置されて
いる場合は１であるが、スキップしてエンコードされて
いる場合は、１より大きな値となる（イントラスライス
では、スキップは許されないため、１となる）。つま
り、スライス先頭のマクロブロックでは、横方向の絶対
位置を示し、それ以外のマクロブロックでは、前マクロ
ブロックとの相対位置を示している。

【００２８】マクロブロックタイプは、イントラ／ノン
イントラを示す情報やＱスケールコード変更の有無を示
す情報などが含まれている。Ｑスケールの変更がある場
合は、Ｑスケールコードも付加されている。マクロブロ
ックデータは、イントラマクロブロックであれば量子化
されたＤＣＴ情報が格納され、ノンイントラマクロブロ
ックでは、量子化されたＤＣＴ情報と動きベクトルが格
納されている。このようにして構成されたスライスの全
ビット数が８の倍数になるように、スライス最後に充填
情報を追加してある。

【００２９】このような構成のスライスを複数のスライ
スに分割するためには、次のような処理が必要となる。
まず、スライスヘッダを読み込む。次に、スライスデー
タの中で分割する点を検出する。スライス先頭は、スラ
イスヘッダにより探索可能であるが、スライス内部は可
変長符号化されているため、可変長符号を復号し、分割
したいマクロブロック間の境界を探索し、分割点とす
る。次に、分割した各スライスの先頭にスライスヘッダ
を付加する。

【００３０】図３を例に説明すると、復元単位ブロック
であるスライスデータ０をより小さな復元単位ブロック
の２つに分割し、分割点にスライスヘッダのコピー(0-
b) を挿入する。ただし、スライスヘッダ0-b の中のＱ
スケールコードは、続くスライスデータの先頭マクロブ
ロックのＱスケールコードの値にする。分割スライスの
画面中縦方向の座標は変わらないので、スライススター
トコードは変更する必要はない。また、元々のスライス
がノンイントラマクロブロックを含むスライスであっ
て、分割後のスライスがイントラマクロブロックのみで
構成される場合は、スライスヘッダ中のイントラスライ
スフラグも修正する必要がある。

【００３１】次に、分割の結果、スライス先頭となった
マクロブロックのマクロブロックアドレスインクリメン
トを、相対アドレスから絶対アドレスに変換する。次
に、分割の結果得られたスライスの全ビット長が８の倍
数でない場合は、充填情報を付加または削除し、全ビッ
ト長を８の倍数にする。

【００３２】以上のような処理を行うためのスライス再
構成手段２の一例の詳細を示すブロック図が図２であ
る。以下にその構成と動作について説明する。

【００３３】圧縮画像情報入力端子１から入力された情
報から、スライスヘッダ検出回路１０１にて、スライス
スタートコードを探索し、それに続く可変長符号化デー
タを復号し、スライスヘッダ（Ｑスケールコード，イン
トラスライスフラグなど）を抽出する。さらに、続くビ
ットストリームを、マクロブロック先頭検出回路１０４
にて復号し、スライスデータ中から、マクロブロック先
頭を検出する。分割点決定回路１０５にて再構成後のス
ライス中のマクロブロック数をカウントし、所定のマク
ロブロック数に達した点を分割点とする。さらに、分割
後のスライスの先頭マクロブロックのＱスケールコード
を算出し、Ｑスケールコード補正回路１０２にて、挿入
するスライスヘッダのＱスケールコードを補正する。ま
た、再構成後のスライス中にノンイントラマクロブロッ
クが含まれない場合は、イントラスライス補正回路１０
３にて挿入するスライスヘッダのイントラスライスフラ
グを所定の値に設定する。このようにして補正されたス
ライスヘッダを可変長符号化したうえで、スライスヘッ
ダ挿入回路１０６にて、分割点に挿入する。

【００３４】次に、再構成後のスライス先頭マクロブロ
ックのマクロブロックアドレスインクリメントフラグを
補正するために、マクロブロックアドレスインクリメン
ト検出回路１０７にて、マクロブロックアドレスインク
リメント情報を復号する。この情報は、スライス先頭マ
クロブロック以外は、相対アドレスであるため、マクロ
ブロックアドレスカウンタ１０８にて、絶対アドレスに
変換する。そして、新たにスライス先頭となったマクロ
ブロックのマクロブロックアドレスインクリメントを、
マクロブロックアドレスインクリメント補正回路１０９
にて絶対アドレスに変換する。

【００３５】以上のような処理の結果得られた再構成後
のスライスの全ビット数が８の倍数となるように、バイ
ト配列調整回路１１０にて、充填情報を付加または削除
する。以上のような処理により、ＭＰＥＧ２フォーマッ
トに準拠し、かつ、入力ビットストリームより短いスラ
イス構造からなるビットストリームを作成することが可
能となる。

【００３６】本実施例では、ハードウェアを用いて実現
する例を述べたが、ソフトウェア処理により、同等の処
理を行うことも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上詳述したように所定の画
像圧縮フォーマットによって圧縮された圧縮画像データ
が入力され、所定の記録媒体に記録する画像データ記録
再生装置において、入力された圧縮画像データの復元単
位ブロックを、より小さな復元単位ブロック群からな
り、かつ、前記所定の画像圧縮フォーマットを満足する
圧縮画像データに再構成して、所定の記録媒体に記録す
る復元単位再構成手段を備えたので、画像圧縮フォーマ
ットを満足するようにより小さな復元単位に分割されて
いるので、再生信号をフォーマット変換する必要がな
く、再生回路が簡単になる。

【００３８】また、本発明によれば、ＭＰＥＧ２フォー
マットに準拠し、かつ、入力ビットストリームの復元単
位構造より短い復元単位構造からなるビットストリーム
を作成して記録媒体に記録するため、可変速再生を行っ
た場合に、より多くの復元単位を再生することが可能と
なる。その結果より高画質な可変速再生を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をディジタルＶＴＲに適用した一実施例
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例中のスライス再構成回路の構成の
詳細を示すブロック図である。

【図３】本発明によるスライス再構成手段が行う処理前
と処理後のビットストリームを示す図である。

【図４】本発明によるＭＰＥＧ２フォーマットでのスラ
イス構成の例を示す図である。

【図５】従来のスライス構造の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１圧縮画像情報入力端子２スライス再構成手段３記録信号処理手段４記録再生テープ５記録媒体６再生信号処理手段７圧縮画像情報出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂口俊文東京都渋谷区代々木４丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内 (72)発明者綿谷由純東京都渋谷区代々木４丁目36番19号株式会社グラフィックス・コミュニケーション・ラボラトリーズ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の画像圧縮フォーマットによって圧
縮された圧縮画像データが入力され、所定の記録媒体に
記録する画像データ記録再生装置において、入力された
圧縮画像データの復元単位ブロックを、より小さな復元
単位ブロック群からなり、かつ、前記所定の画像圧縮フ
ォーマットを満足する圧縮画像データに再構成して、所
定の記録媒体に記録する復元単位再構成手段を備えたこ
とを特徴とする画像データ記録再生装置。
【請求項２】所定の画像圧縮フォーマットがＭＰＥＧ
１またはＭＰＥＧ２方式であることを特徴とする請求項
１記載の画像データ記録再生装置。
【請求項３】復元単位再構成手段は、所定の画像圧縮
フォーマットがＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２方式であ
り、再構成前の復元単位ブロックがＭＰＥＧ１，ＭＰＥ
Ｇ２方式で定められたイントラスライスであることを特
徴とする請求項１記載の画像データ記録再生装置。
【請求項４】復元単位再構成手段は、所定の画像圧縮
フォーマットがＭＰＥＧ１またはＭＰＥＧ２方式であ
り、再構成前の復元単位ブロックがＭＰＥＧ１，ＭＰＥ
Ｇ２方式で定められたノンイントラスライスでイントラ
マクロブロックを含む場合は、イントラマクロブロック
からなるイントラスライスと、ノンイントラマクロブロ
ックを含むノンイントラスライスに再構成することを特
徴とする請求項１記載の画像データ記録再生装置。