JPH08307814A - 画像信号記録方法および装置、画像信号再生方法および装置、ならびに画像信号記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現行のテレビジョン信号が記録された光ディ
スクと両立性を保ちつつ、高解像度画像信号の記録／再
生を可能とする。 【構成】 高解像度画像２０１が高解像度画像用のエン
コーダ２００に供給され、動き補償予測符号化がなさ
れ、高解像度画像のビットストリームが形成される。高
解像度画像がダウンサンプリング回路３０１を介される
ことによって、１／４解像度画像１０１が形成され、エ
ンコーダ１００において、動き補償予測符号化により圧
縮される。エンコーダ１００で動き補償のために生成さ
れた復号画像がアップサンプリング回路３０２を介して
エンコーダ２００に供給され、高解像度画像の符号化の
ために利用される。各ビットストリームが多層光ディス
クの第１、第２層にそれぞれ記録される。第１層のみを
再生する時には、現行テレビジョン画像と同様の画像が
得られ、二つの層を同時に再生することによって、高解
像度画像を再生できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、動画像信号を、光磁
気ディスクなどの記録媒体に記録し、これを再生し表示
する場合などに用いて好適な画像信号符号化方法および
画像信号符号化装置、画像信号復号化方法および画像信
号復号化装置、ならび画像信号記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】現行のテレビジョン信号を記録再生する
ような装置、および光ディスクが実用化されている。こ
のような動画像信号を、光磁気ディスクなどの記録媒体
に記録し、これを再生してディスプレイなどに表示する
場合においては、記録媒体を効率良く利用するため、画
像信号のライン相関やフレーム間相関を利用して、画像
信号を圧縮符号化するようになされている。この圧縮符
号化には、ISO/IEC JTC-1/SC29 WG11 が制定するところ
の通称MPEG 2と呼ばれるISO/IEC 13818-2 などが利用さ
れる。ライン相関を利用すると、画像信号を、例えばＤ
ＣＴ（離散コサイン変換）処理するなどして圧縮するこ
とができる。また、フレーム間相関を利用すると、画像
信号をさらに圧縮して符号化することが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、現行のテ
レビジョン信号を動画像データとして圧縮符号化し、光
ディスクなどの記録媒体に記録する手法は、実用化され
ている。しかし、現在さらに高画質化の要求があり、Ｈ
ＤＴＶ（高解像度テレビジョン）信号の符号化／記録方
法が必要とされいる。また、現行のテレビジョン信号を
動画像データとして符号化した光ディスクは既に市場導
入されているため、この光ディスクとの両立性が必要で
ある。

【０００４】従って、この発明の目的は、現行のテレビ
ジョン信号の符号化データを元に予測画面の生成を行
い、高解像度の動画像信号の符号化を行った符号化デー
タを、効率的に記録／再生することができる画像信号記
録方法および装置、再生方法および装置、ならびに画像
信号記録媒体を提供することにある。

【０００５】また、この発明の他の目的は、既に市場導
入されている現行のテレビジョン信号のみが記録されて
いる光ディスクとの両立性を実現することができる画像
信号記録方法および装置、再生方法および装置、ならび
に画像信号記録媒体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、画像信号
を、圧縮符号化を利用して複数の情報記録層を有する光
ディスクに記録する方法において、低解像度画像信号と
高解像度画像信号を生成するステップと、低解像度画像
信号を圧縮符号化して第１の符号化データを生成するス
テップと、光ディスクの第１の情報記録層に第１の符号
化データを記録するステップと、低解像度画像信号から
高解像度画像信号の予測画像を生成し、予測画像を利用
して高解像度画像信号を圧縮符号化して第２の符号化デ
ータを生成するステップと、光ディスクの第２の情報記
録層に第２の符号化データを記録するステップとからな
ることを特徴とする画像信号記録方法である。また、こ
の発明は、このように記録する装置である。

【０００７】また、この発明は、複数の情報記録層を有
する光ディスクであって、低解像度画像信号と高解像度
画像信号が生成され、低解像度画像信号を圧縮符号化し
て生成した第１の符号化データが第１の情報記録層に記
録され、低解像度画像信号から高解像度画像信号の予測
画像を生成し、予測画像を利用して高解像度画像信号を
圧縮符号化して生成された第２の符号化データが第２の
情報記録層に記録された光ディスクから、第１の情報記
録層に記録された第１の符号化データを再生するステッ
プと、第２の情報記録層に記録された第２の符号化デー
タを再生するステップと、再生された第１および第２の
符号化データを組み合わせて復号することによって、高
解像度画像信号を再生するステップとからなることを特
徴とする画像信号再生方法である。また、この発明は、
このように再生する装置である。

【０００８】さらに、この発明は、複数の情報記録層を
有する光ディスクであって、低解像度画像信号と高解像
度画像信号が生成され、低解像度画像信号を圧縮符号化
して生成した第１の符号化データが光ディスクの第１の
情報記録層に記録され、低解像度画像信号から高解像度
画像信号の予測画像を生成し、予測画像を利用して高解
像度画像信号を圧縮符号化して生成された第２の符号化
データが第２の情報記録層に記録された、ことを特徴と
するディスク状記録媒体である。

【０００９】

【作用】この発明を適用することによって、現行のテレ
ビジョン信号が記録されている情報記録層からのビット
ストリームのみを復号すれば現行のテレビジョン信号が
復号される。また、現行のテレビジョン信号が記録され
ている情報記録層からの第１のビットストリームと、こ
の現行のテレビジョン信号に基づいて予測画面を生成
し、これを用いて高解像度の動画像信号の符号化を行っ
た第２のビットストリームとの両者を組み合わせて復号
することによって、高解像度の動画像信号が復号され
る。

【００１０】さらに、既に市場導入されている現行のテ
レビジョン信号のみを記録した光ディスクと、この発明
における多層式ディスクにおける現行のテレビジョン信
号を記録した層を、同一に構成すれば、既に市場導入さ
れている現行のテレビジョン信号のみが記録されている
光ディスクとの両立性が実現される。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。この発明の説明に先立って、フレーム
間相関を利用するようにした画像信号の圧縮符号化の一
例について説明する。例えば図８に示すように、時刻ｔ
１、ｔ２、ｔ３において、フレーム画像ＰＣ１、ＰＣ
２、ＰＣ３がそれぞれ発生しているとき、フレーム画像
ＰＣ１とＰＣ２の画像信号の差を演算して、ＰＣ１２を
生成し、また、フレーム画像ＰＣ２とＰＣ３の差を演算
して、ＰＣ２３を生成する。一般に連続した動画では、
時間的に隣接するフレームの画像は、それ程大きな変化
を有していないため、両者の差を演算すると、その差分
信号は小さな値のものとなる。そこで、この差分信号を
符号化すれば、符号量を圧縮することができる。

【００１２】しかしながら、差分信号のみを伝送したの
では、元の画像を復号することができない。そこで、各
フレームの画像を、Ｉピクチャ、ＰピクチャまたはＢピ
クチャの３種類のピクチャのいずれかのピクチャとし、
画像信号を圧縮符号化するようにしている。図９は画像
信号を圧縮符号化するときの処理の一例を示す。

【００１３】図９において、フレームＦ１乃至Ｆ１７ま
での１７フレームの画像信号をグループオブピクチャと
し、処理の１単位とする。そして、その先頭のフレーム
Ｆ１の画像信号はＩピクチャとして符号化し、第２番目
のフレームＦ２はＢピクチャとして、また第３番目のフ
レームＦ３はＰピクチャとして、それぞれ処理する。以
下、第４番目以降のフレームＦ４乃至Ｆ１７は、Ｂピク
チャまたはＰピクチャとして交互に処理する。

【００１４】Ｉピクチャの画像信号としては、その１フ
レーム分の画像信号をそのまま符号化し伝送する。これ
に対して、Ｐピクチャの画像信号としては、基本的に
は、図９Ａに示すように、予測画像としてそれより時間
的に先行するＩピクチャまたはＰピクチャの画像信号か
らの差分を符号化し伝送する。さらにＢピクチャの画像
信号としては、基本的には、図９Ｂに示すように、予測
画像として時間的に先行するフレームまたは後行するフ
レームの両方の平均値からの差分を求め、その差分を符
号化し伝送する。

【００１５】図１０は、このようにして、動画像信号を
符号化する方法の原理を示している。同図に示すよう
に、最初のフレームＦ１はＩピクチャとして処理される
ため、そのまま伝送データＦ１Ｘとして伝送路に伝送さ
れる（フレーム内符号化）。これに対して、第２のフレ
ームＦ２は、Ｂピクチャとして処理されるため、時間的
に先行するフレームＦ１と、時間的に後行するフレーム
Ｆ３の平均値との差分が演算され、その差分が伝送デー
タＦ２Ｘとして伝送される。

【００１６】このＢピクチャとしての処理について、さ
らに詳細に説明すると、４種類存在する。その第１の処
理は、元のフレームＦ２のデータをそのまま伝送データ
Ｆ２Ｘとして伝送するものであり（ＳＰ１）（イントラ
符号化）、Ｉピクチャにおける場合と同様の処理とな
る。第２の処理は、時間的に後行するフレームＦ３から
の差分を演算し、その差分（ＳＰ２）を伝送するもので
ある（後方予測符号化）。第３の処理は、時間的に先行
するフレームＦ１との差分（ＳＰ３）を伝送するもので
ある（前方予測符号化）。さらに第４の処理は、時間的
に先行するフレームＦ１と後行するフレームＦ３の平均
値との差分（ＳＰ４）を生成し、これを伝送データＦ２
Ｘとして伝送するものである（両方向予測符号化）。こ
れら４つの方法のうち、伝送データが最も少なくなる方
法が採用される。

【００１７】尚、差分データを伝送するとき、現フレー
ムの画像と差分を演算する対象となるフレームの画像
（予測画像）との間の動きベクトルｘ１（フレームＦ１
とＦ２の間の動きベクトル）（前方予測の場合）、もし
くはｘ２（フレームＦ３とＦ２の間の動きベクトル）
（後方予測の場合）、またはｘ１とｘ２の両方（両方向
予測の場合）が差分データとともに伝送される。

【００１８】また、ＰピクチャのフレームＦ３は、時間
的に先行するフレームＦ１を予測画像として、このフレ
ームとの差分信号（ＳＰ３）と、動きベクトルｘ３が演
算され、これが伝送データＦ３Ｘとして伝送される（前
方予測符号化）。あるいはまた、元のフレームＦ３のデ
ータがそのまま伝送データＦ３Ｘとして伝送される（Ｓ
Ｐ１）（イントラ符号化）。いずれの方法により伝送さ
れるかは、Ｂピクチャにおける場合と同様に、伝送デー
タがより少なくなる方が選択される。

【００１９】図１１は、上述した原理に基づいて、動画
像信号を符号化して伝送し、これを復号化する装置の構
成例を示している。符号化装置１は、入力された映像信
号を符号化し、伝送路としての記録媒体３に伝送するよ
うになされている。ここでは、記録媒体３として光ディ
スクを想定している。そして、復号化装置２は、記録媒
体３に記録された信号を再生し、これを復号して出力す
るようになされている。

【００２０】符号化装置１において、入力された映像信
号が前処理回路１１に入力され、そこで輝度信号と色信
号（この例の場合、色差信号）が分離され、それぞれＡ
／Ｄ変換器１２、１３でＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換
器１２、１３によりＡ／Ｄ変換されてデジタル信号とな
った映像信号は、フレームメモリ１４に供給され、記憶
される。フレームメモリ１４では、輝度信号が輝度信号
フレームメモリ１５に、また色差信号が色差信号フレー
ムメモリ１６に、それぞれ記憶される。

【００２１】フォーマット変換回路１７は、フレームメ
モリ１４に記憶されたフレームフォーマットの信号をブ
ロックフォーマットの信号に変換する。即ち、図１２Ａ
に示すように、フレームメモリ１４に記憶された映像信
号は、１ライン当りＨドットのラインがＶライン集めら
れたフレームフォーマットのデータとされている。フォ
ーマット変換回路１７は、この１フレームの信号を、１
６ラインを単位としてＮ個のスライスに区分する。そし
て図１２Ｂに示すように各スライスは、Ｍ個のマクロブ
ロックに分割される。各マクロブロックは、１６×１６
個の画素（ドット）に対応する輝度信号により構成され
る。この輝度信号は図１２Ｃに示すように、さらに８×
８ドットを単位とするブロックＹ［１］乃至Ｙ［４］に
区分される。そして、この１６×１６ドットの輝度信号
には、８×８ドットのＣｂ信号と、８×８ドットのＣｒ
信号が対応される。

【００２２】このように、ブロックフォーマットに変換
された信号は、フォーマット変換回路１７からエンコー
ダ１８に供給され、ここでエンコード（符号化）が行わ
れる。その詳細については、図１３を参照して後述す
る。

【００２３】エンコーダ１８によりエンコードされた信
号は、ビットストリームとして、例えば記録媒体３に記
録される。ここでは、記録媒体３として光ディスクに、
ビットストリームが記録される。

【００２４】記録媒体３の光ディスクより再生されたデ
ータは、復号化装置２のデコーダ３１に供給され、デコ
ード（復号化）される。デコーダ３１の詳細について
は、図１６を参照して後述する。

【００２５】デコーダ３１によりデコードされたデータ
は、フォーマット変換回路３２に入力され、ブロックフ
ォーマットの信号からフレームフォーマットの信号に変
換される。そして、フレームフォーマットの輝度信号
は、フレームメモリ３３の輝度信号フレームメモリ３４
に供給され、記憶される。また、色差信号は色差信号フ
レームメモリ３５に供給され、記憶される。輝度信号フ
レームメモリ３４と色差信号フレームメモリ３５よりそ
れぞれ読み出された輝度信号と色差信号は、Ｄ／Ａ変換
器３６と３７によりそれぞれＤ／Ａ変換され、後処理回
路３８に供給され、合成される。そして、図示せぬ例え
ばＣＲＴなどのディスプレイに出力され、表示される。

【００２６】次に、図１３を参照して、エンコーダ１８
の構成例について説明する。符号化されるべき画像デー
タは、マクロブロック単位で動きベクトル検出回路５０
に入力される。動きベクトル検出回路５０は、所定のシ
ーケンスに従って、各フレームの画像データを、Ｉピク
チャ、Ｐピクチャ、またはＢピクチャとして処理する。
シーケンシャルに入力される各フレームの画像を、Ｉ、
Ｐ、Ｂのいずれのピクチャとして処理するかは、例え
ば、図９に示したように、フレームＦ１乃至Ｆ１７によ
り構成されるグループオブピクチャが、Ｉ、Ｂ、Ｐ、
Ｂ、Ｐ、・・・Ｂ、Ｐとして処理されるように予め定め
られている。

【００２７】Ｉピクチャとして処理されるフレーム（例
えばフレームＦ１）の画像データは、動きベクトル検出
回路５０からフレームメモリ５１の前方原画像部５１ａ
に転送、記憶され、Ｂピクチャとして処理されるフレー
ム（例えばフレームＦ２）の画像データは、参照原画像
部５１ｂに転送、記憶され、Ｐピクチャとして処理され
るフレーム（例えばフレームＦ３）の画像データは、後
方原画像部５１ｃに転送、記憶される。

【００２８】また、次のタイミングにおいて、さらにＢ
ピクチャ（フレームＦ４）またはＰピクチャ（フレーム
Ｆ５）として処理すべきフレームの画像が入力されたと
き、それまで後方原画像部５１ｃに記憶されていた最初
のＰピクチャ（フレームＦ３）の画像データが、前方原
画像部５１ａに転送され、次のＢピクチャ（フレームＦ
４）の画像データが、参照原画像部５１ｂに記憶（上書
き）され、次のＰピクチャ（フレームＦ５）の画像デー
タが、後方原画像部５１ｃに記憶（上書き）される。こ
のような動作が順次繰り返される。

【００２９】フレームメモリ５１に記憶された各ピクチ
ャの信号は、そこから読み出され、予測モード切り替え
回路５２において、フレーム予測モード処理、またはフ
ィールド予測モード処理が行なわれる。さらにまた予測
判定回路５４の制御の下に、演算部５３において、画像
内予測、前方予測、後方予測、または両方向予測の演算
が行なわれる。これらの処理のうち、いずれの処理を行
なうかは、予測誤差信号（処理の対象とされている参照
画像と、これに対する予測画像との差分）に対応して決
定される。このため、動きベクトル検出回路５０は、こ
の判定に用いられる予測誤差信号の絶対値和（自乗和で
もよい）を生成する。

【００３０】ここで、予測モード切り替え回路５２にお
けるフレーム予測モードとフィールド予測モードについ
て説明する。

【００３１】フレーム予測モードが設定された場合にお
いては、予測モード切り替え回路５２は、動きベクトル
検出回路５０より供給される４個の輝度ブロックＹ
［１］乃至Ｙ［４］を、そのまま後段の演算部５３に出
力する。即ち、この場合においては、図１４Ａに示すよ
うに、各輝度ブロックに奇数フィールドのラインのデー
タと、偶数フィールドのラインのデータとが混在した状
態となっている。このフレーム予測モードにおいては、
４個の輝度ブロック（マクロブロック）を単位として予
測が行われ、４個の輝度ブロックに対して１個の動きベ
クトルが対応する。

【００３２】これに対して、フィールド予測モードが設
定された場合においては、予測モード切り替え回路５２
は、図１４Ａに示す構成で動きベクトル検出回路５０よ
り入力される信号を、図１４Ｂに示すように、４個の輝
度ブロックのうち、輝度ブロックＹ［１］とＹ［２］
を、例えば奇数フィールドのラインのデータのみで構成
させ、他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ［４］を、
偶数フィールドのラインのデータのみで構成させて、演
算部５３に出力する。この場合においては、２個の輝度
ブロックＹ［１］とＹ［２］に対して、１個の動きベク
トルが対応され、他の２個の輝度ブロックＹ［３］とＹ
［４］に対して、他の１個の動きベクトルが対応され
る。

【００３３】動きベクトル検出回路５０は、フレーム予
測モードにおける予測誤差の絶対値和と、フィールド予
測モードにおける予測誤差の絶対値和を、予測モード切
り替え回路５２に出力する。予測モード切り替え回路５
２は、フレーム予測モードとフィールド予測モードにお
ける予測誤差の絶対値和を比較し、その値がより小さい
予測モードに対応する処理を施して、データを演算部５
３に出力する。

【００３４】但し、このような処理は、実際には動きベ
クトル検出回路５０で行われる。即ち、動きベクトル検
出回路５０は、決定されたモードに対応する構成の信号
を予測モード切り替え回路５２に出力し、予測モード切
り替え回路５２は、その信号を、そのまま後段の演算部
５３に出力する。

【００３５】尚、色差信号は、フレーム予測モードの場
合、図１５Ａに示すように、奇数フィールドのラインの
データと偶数フィールドのラインのデータとが混在する
状態で、演算部５３に供給される。また、フィールド予
測モードの場合、図１５Ｂに示すように、各色差ブロッ
クＣｂ，Ｃｒの上半分の４ラインが、輝度ブロックＹ
［１］，Ｙ［２］に対応する奇数フィールドの色差信号
とされ、下半分の４ラインが、輝度ブロックＹ［３］，
Ｙ［４］に対応する偶数フィールドの色差信号とされ
る。

【００３６】また、動きベクトル検出回路５０は、次の
ようにして、予測判定回路５４において、画像内予測、
前方予測、後方予測、または両方向予測のいずれの予測
を行なうかを決定するための予測誤差の絶対値和を生成
する。

【００３７】即ち、画像内予測の予測誤差の絶対値和と
して、参照画像のマクロブロックの信号Ａijの和ΣＡij
の絶対値｜ΣＡij｜と、マクロブロックの信号Ａijの絶
対値｜Ａij｜の和Σ｜Ａij｜との差を求める。また、前
方予測の予測誤差の絶対値和として、参照画像のマクロ
ブロックの信号Ａijと、予測画像のマクロブロックの信
号Ｂijの差Ａij−Ｂijの絶対値｜Ａij−Ｂij｜の和Σ｜
Ａij−Ｂij｜を求める。また、後方予測と両方向予測の
予測誤差の絶対値和も、前方予測における場合と同様に
（その予測画像を前方予測における場合と異なる予測画
像に変更して）求める。

【００３８】これらの絶対値和は、予測判定回路５４に
供給される。予測判定回路５４は、前方予測、後方予測
および両方向予測の予測誤差の絶対値和のうち、最も小
さいものを、インター予測の予測誤差の絶対値和として
選択する。さらに、このインター予測の予誤差の絶対値
和と、画像内予測の予測誤差の絶対値和とを比較し、そ
の小さい方を選択し、この選択した絶対値和に対応する
モードを予測モードとして選択する。即ち、画像内予測
の予測誤差の絶対値和の方が小さければ、画像内予測モ
ードが設定される。インター予測の予測誤差の絶対値和
の方が小さければ、前方予測、後方予測または両方向予
測モードのうち、対応する絶対値和が最も小さかったモ
ードが設定される。

【００３９】このように、動きベクトル検出回路５０
は、参照画像のマクロブロックの信号を、フレームまた
はフィールド予測モードのうち、予測モード切り替え回
路５２により選択されたモードに対応する構成で、予測
モード切り替え回路５２を介して演算部５３に供給する
とともに、４つの予測モードのうち、予測判定回路５４
により選択された予測モードに対応する予測画像と参照
画像の間の動きベクトルを検出し、この動きベクトルを
可変長符号化回路５８と動き補償回路６４に出力する。
上述したように、この動きベクトルとしては、対応する
予測誤差の絶対値和が最小となるものが選択される。

【００４０】予測判定回路５４は、動きベクトル検出回
路５０が前方原画像部５１ａよりＩピクチャの画像デー
タを読み出しているとき、予測モードとして、フレーム
（画像）内予測モード（動き補償を行わないモード）を
設定し、演算部５３のスイッチ５３ｄを接点ａ側に切り
替える。これにより、Ｉピクチャの画像データがＤＣＴ
モード切り替え回路５５に入力される。

【００４１】このＤＣＴモード切り替え回路５５は、図
１５ＡまたはＢに示すように、４個の輝度ブロックのデ
ータを、奇数フィールドのラインと偶数フィールドのラ
インが混在する状態（フレームＤＣＴモード）、また
は、分離された状態（フィールドＤＣＴモード）、のい
ずれかの状態にして、ＤＣＴ回路５６に出力する。

【００４２】即ち、ＤＣＴモード切り替え回路５５は、
奇数フィールドと偶数フィールドのデータを混在してＤ
ＣＴ処理した場合における符号化効率と、分離した状態
においてＤＣＴ処理した場合の符号化効率とを比較し、
符号化効率の良好なモードを選択する。

【００４３】例えば、入力された信号を、図１５Ａに示
すように、奇数フィールドと偶数フィールドのラインが
混在する構成とし、上下に隣接する奇数フィールドのラ
インの信号と偶数フィールドのラインの信号の差を演算
し、さらにその絶対値の和（または自乗和）を求める。
また、入力された信号を、図１５Ｂに示すように、奇数
フィールドと偶数フィールドのラインが分離した構成と
し、上下に隣接する奇数フィールドのライン同士の信号
の差と、偶数フィールドのライン同士の信号の差を演算
し、それぞれの絶対値の和（または自乗和）を求める。
さらに、図１５Ａのデータ構成で求められた絶対値和
と、図１５Ｂのデータ構成で求められた絶対値和の両者
を比較し、より小さい値に対応するＤＣＴモードを設定
する。即ち、前者の方がより小さければ、フレームＤＣ
Ｔモードを設定し、後者の方がより小さければ、フィー
ルドＤＣＴモードを設定する。

【００４４】そして、選択したＤＣＴモードに対応する
構成のデータをＤＣＴ回路５６に出力するとともに、選
択したＤＣＴモードを示すＤＣＴフラグを、可変長符号
化回路５８と動き補償回路６４に出力する。

【００４５】予測モード切り替え回路５２における予測
モード（図１４）と、このＤＣＴモード切り替え回路５
５におけるＤＣＴモード（図１５）を比較して明らかな
ように、輝度ブロックに関しては、両者の各モードにお
けるデータ構造は実質的に同一である。

【００４６】予測モード切り替え回路５２において、フ
レーム予測モード（奇数ラインと偶数ラインが混在する
モード）が選択された場合、ＤＣＴモード切り替え回路
５５においても、フレームＤＣＴモード（奇数ラインと
偶数ラインが混在するモード）が選択される可能性が高
く、また予測モード切り替え回路５２において、フィー
ルド予測モード（奇数フィールドと偶数フィールドのデ
ータが分離されたモード）が選択された場合、ＤＣＴモ
ード切り替え回路５５において、フィールドＤＣＴモー
ド（奇数フィールドと偶数フィールドのデータが分離さ
れたモード）が選択される可能性が高い。

【００４７】しかしながら、必ずしも常にそのような選
択がなされるわけではなく、予測モード切り替え回路５
２においては、予測誤差の絶対値和が小さくなるように
モードが決定され、ＤＣＴモード切り替え回路５５にお
いては、符号化効率が良好となるようにモードが決定さ
れる。

【００４８】ＤＣＴモード切り替え回路５５より出力さ
れたＩピクチャの画像データは、ＤＣＴ回路５６に入力
され、ＤＣＴ（離散コサイン変換）処理され、ＤＣＴ係
数に変換される。このＤＣＴ係数は、量子化回路５７に
入力され、送信バッファ５９のデータ蓄積量（バッファ
蓄積量）に対応した量子化スケールで量子化された後、
可変長符号化回路５８に入力される。

【００４９】可変長符号化回路５８は、量子化回路５７
より供給される量子化スケールに対応して、量子化回路
５７より供給される画像データ（いまの場合、Ｉピクチ
ャのデータ）を、例えばハフマン符号などの可変長符号
に変換し、送信バッファ５９に出力する。

【００５０】可変長符号化回路５８にはまた、量子化回
路５７より量子化スケール、予測判定回路５４より予測
モード（画像内予測、前方予測、後方予測、または両方
向予測のいずれが設定されたかを示すモード）、動きベ
クトル検出回路５０より動きベクトル、予測モード切り
替え回路５２より予測フラグ（フレーム予測モードまた
はフィールド予測モードのいずれが設定されたかを示す
フラグ）、およびＤＣＴモード切り替え回路５５が出力
するＤＣＴフラグ（フレームＤＣＴモードまたはフィー
ルドＤＣＴモードのいずれが設定されたかを示すフラ
グ）が入力されており、これらも可変長符号化される。

【００５１】送信バッファ５９は、入力されたデータを
一時的に蓄積し、蓄積量に対応するデータを量子化回路
５７に出力する。送信バッファ５９は、そのデータ残量
が許容上限値まで増量すると、量子化制御信号によって
量子化回路５７の量子化スケールを大きくすることによ
り、量子化データのデータ量を低下させる。また、これ
とは逆に、データ残量が許容下限値まで減少すると、送
信バッファ５９は、量子化制御信号によって量子化回路
５７の量子化スケールを小さくすることにより、量子化
データのデータ量を増大させる。このようにして、送信
バッファ５９のオーバフローまたはアンダフローが防止
される。そして、送信バッファ５９に蓄積されたデータ
は、所定のタイミングで読み出され、伝送路に出力さ
れ、例えば記録媒体３に記録される。

【００５２】一方、量子化回路５７より出力されたＩピ
クチャのデータは、逆量子化回路６０に入力され、量子
化回路５７より供給される量子化スケールに対応して逆
量子化される。逆量子化回路６０の出力は、ＩＤＣＴ
（逆ＤＣＴ）回路６１に入力され、逆ＤＣＴ処理された
後、演算器６２を介してフレームメモリ６３の前方予測
画像部６３ａに供給され、記憶される。

【００５３】動きベクトル検出回路５０は、シーケンシ
ャルに入力される各フレームの画像データを、たとえ
ば、Ｉ、Ｂ、Ｐ、Ｂ、Ｐ、Ｂ・・・のピクチャとしてそ
れぞれ処理する場合、最初に入力されたフレームの画像
データをＩピクチャとして処理した後、次に入力された
フレームの画像データをＢピクチャとして処理する前
に、さらにその次に入力されたフレームの画像データを
Ｐピクチャとして処理する。これはＢピクチャは、後方
予測を伴うため、後方予測画像としてのＰピクチャが先
に用意されていないと復号することができないためであ
る。

【００５４】そこで動きベクトル検出回路５０は、Ｉピ
クチャの処理の次に、後方原画像部５１ｃに記憶されて
いるＰピクチャの画像データの処理を開始する。そし
て、上述した場合と同様に、マクロブロック単位でのフ
レーム間差分（予測誤差）の絶対値和が、動きベクトル
検出回路５０から予測モード切り替え回路５２と予測判
定回路５４に供給される。予測モード切り替え回路５２
と予測判定回路５４は、このＰピクチャのマクロブロッ
クの予測誤差の絶対値和に対応して、フレーム／フィー
ルド予測モード、または画像内予測、前方予測、後方予
測、もしくは両方向予測の予測モードを設定する。

【００５５】演算部５３はフレーム内予測モードが設定
されたとき、スイッチ５３ｄを上述したように接点ａ側
に切り替える。従って、このデータは、Ｉピクチャのデ
ータと同様に、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣＴ
回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、送
信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、こ
のデータは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６１、演
算器６２を介してフレームメモリ６３の後方予測画像部
６３ｂに供給され、記憶される。

【００５６】前方予測モードの時、スイッチ５３ｄが接
点ｂに切り替えられるとともに、フレームメモリ６３の
前方予測画像部６３ａに記憶されている画像（いまの場
合Ｉピクチャの画像）データが読み出され、動き補償回
路６４により、動きベクトル検出回路５０が出力する動
きベクトルに対応して動き補償される。すなわち、動き
補償回路６４は、予測判定回路５４より前方予測モード
の設定が指令されたとき、前方予測画像部６３ａの読み
出しアドレスを、動きベクトル検出回路５０がいま出力
しているマクロブロックの位置に対応する位置から動き
ベクトルに対応する分だけずらしてデータを読み出し、
予測画像データを生成する。

【００５７】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ａに供給される。演算器５３ａ
は、予測モード切り替え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された、このマクロブロックに対応する予測画像
データを減算し、その差分（予測誤差）を出力する。こ
の差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５５、ＤＣ
Ｔ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回路５８、
送信バッファ５９を介して伝送路に伝送される。また、
この差分データは、逆量子化回路６０、ＩＤＣＴ回路６
１により局所的に復号され、演算器６２に入力される。

【００５８】この演算器６２にはまた、演算器５３ａに
供給されている予測画像データと同一のデータが供給さ
れている。演算器６２は、ＩＤＣＴ回路６１が出力する
差分データに、動き補償回路６４が出力する予測画像デ
ータを加算する。これにより、元の（復号した）Ｐピク
チャの画像データが得られる。このＰピクチャの画像デ
ータは、フレームメモリ６３の後方予測画像部６３ｂに
供給され、記憶される。

【００５９】動きベクトル検出回路５０は、このよう
に、ＩピクチャとＰピクチャのデータが前方予測画像部
６３ａと後方予測画像部６３ｂにそれぞれ記憶された
後、次にＢピクチャの処理を実行する。予測モード切り
替え回路５２と予測判定回路５４は、マクロブロック単
位でのフレーム間差分の絶対値和の大きさに対応して、
フレーム／フィールドモードを設定し、また、予測モー
ドをフレーム内予測モード、前方予測モード、後方予測
モード、または両方向予測モードのいずれかに設定す
る。

【００６０】上述したように、フレーム内予測モードま
たは前方予測モードの時、スイッチ５３ｄは接点ａまた
は接点ｂに切り替えられる。このとき、Ｐピクチャにお
ける場合と同様の処理が行われ、データが伝送される。

【００６１】これに対して、後方予測モードまたは両方
向予測モードが設定された時、スイッチ５３ｄは、接点
ｃまたは接点ｄにそれぞれ切り替えられる。

【００６２】スイッチ５３ｄが接点ｃに切り替えられて
いる後方予測モードの時、後方予測画像部６３ｂに記憶
されている画像（いまの場合、Ｐピクチャの画像）デー
タが読み出され、動き補償回路６４により、動きベクト
ル検出回路５０が出力する動きベクトルに対応して動き
補償される。すなわち、動き補償回路６４は、予測判定
回路５４より後方予測モードの設定が指令されたとき、
後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレスを、動きベク
トル検出回路５０がいま出力しているマクロブロックの
位置に対応する位置から動きベクトルに対応する分だけ
ずらしてデータを読み出し、予測画像データを生成す
る。

【００６３】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｂに供給される。演算器５３ｂ
は、予測モード切り替え回路５２より供給された参照画
像のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４よ
り供給された予測画像データを減算し、その差分を出力
する。この差分データは、ＤＣＴモード切り替え回路５
５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符号化回
路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送され
る。

【００６４】スイッチ５３ｄが接点ｄに切り替えられて
いる両方向予測モードの時、前方予測画像部６３ａに記
憶されている画像（いまの場合、Ｉピクチャの画像）デ
ータと、後方予測画像部６３ｂに記憶されている画像
（いまの場合、Ｐピクチャの画像）データが読み出さ
れ、動き補償回路６４により、動きベクトル検出回路５
０が出力する動きベクトルに対応して動き補償される。
すなわち、動き補償回路６４は、予測判定回路５４より
両方向予測モードの設定が指令されたとき、前方予測画
像部６３ａと後方予測画像部６３ｂの読み出しアドレス
を、動きベクトル検出回路５０がいま出力しているマク
ロブロックの位置に対応する位置から動きベクトル（こ
の場合の動きベクトルは、前方予測画像用と後方予測画
像用の２つとなる）に対応する分だけずらしてデータを
読み出し、予測画像データを生成する。

【００６５】動き補償回路６４より出力された予測画像
データは、演算器５３ｃに供給される。演算器５３ｃ
は、動きベクトル検出回路５０より供給された参照画像
のマクロブロックのデータから、動き補償回路６４より
供給された予測画像データの平均値を減算し、その差分
を出力する。この差分データは、ＤＣＴモード切り替え
回路５５、ＤＣＴ回路５６、量子化回路５７、可変長符
号化回路５８、送信バッファ５９を介して伝送路に伝送
される。Ｂピクチャの画像は、他の画像の予測画像とさ
れることがないため、フレームメモリ６３には記憶され
ない。

【００６６】尚、フレームメモリ６３において、前方予
測画像部６３ａと後方予測画像部６３ｂは、必要に応じ
てバンク切り替えが行われ、所定の参照画像に対して、
一方または他方に記憶されているものを、前方予測画像
あるいは後方予測画像として切り替えて出力することが
できる。

【００６７】以上の説明においては、輝度ブロックを中
心として説明をしたが、色差ブロックについても同様
に、図１５に示すマクロブロックを単位として処理さ
れ、伝送される。尚、色差ブロックを処理する場合の動
きベクトルは、対応する輝度ブロックの動きベクトルを
垂直方向と水平方向に、それぞれ１／２にしたものが用
いられる。

【００６８】次に、図１６は、図１１中のデコーダ３１
の構成例を示すブロック図である。伝送路（記録媒体
３）を介して伝送された符号化された画像データは、図
示せぬ受信回路で受信されたり、再生装置で再生され、
受信バッファ８１に１時記憶された後、可変長復号化回
路８２に供給される。可変長復号化回路８２は、受信バ
ッファ８１より供給されたデータを可変長復号化し、動
きベクトル、予測モード、予測フラグおよびＤＣＴフラ
グを動き補償回路８７に、また、量子化スケールを逆量
子化回路８３に、それぞれ出力するとともに、復号され
た画像データを逆量子化回路８３に出力する。

【００６９】逆量子化回路８３は、可変長復号化回路８
２より供給された画像データを、同じく可変長復号化回
路８２より供給された量子化スケールに従って逆量子化
し、ＩＤＣＴ回路８４に出力する。逆量子化回路８３よ
り出力されたデータ（ＤＣＴ係数）は、ＩＤＣＴ回路８
４で、逆ＤＣＴ処理され、演算器８５に供給される。

【００７０】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｉピクチャのデータである場合、そのデータは演
算器８５より出力され、演算器８５に後に入力される画
像データ（ＰまたはＢピクチャのデータ）の予測画像デ
ータ生成のために、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに供給されて記憶される。また、このデータ
は、図１１に示したフォーマット変換回路３２に出力さ
れる。

【００７１】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、その１フレーム前の画像データを予測画像データ
とするＰピクチャのデータであって、前方予測モードの
データである場合、フレームメモリ８６の前方予測画像
部８６ａに記憶されている、１フレーム前の画像データ
（Ｉピクチャのデータ）が読み出され、動き補償回路８
７で可変長復号化回路８２より出力された動きベクトル
に対応する動き補償が施される。そして、演算器８５に
おいて、ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像データ
（差分のデータ）と加算され、出力される。この加算さ
れたデータ、即ち、復号されたＰピクチャのデータは、
演算器８５に後に入力される画像データ（Ｂピクチャま
たはＰピクチャのデータ）の予測画像データ生成のため
に、フレームメモリ８６の後方予測画像部８６ｂに供給
されて記憶される。

【００７２】Ｐピクチャのデータであっても、画像内予
測モードのデータは、Ｉピクチャのデータと同様に、演
算器８５で特に処理は行わず、そのまま後方予測画像部
８６ｂに記憶される。このＰピクチャは、次のＢピクチ
ャの次に表示されるべき画像であるため、この時点で
は、まだフォーマット変換回路３２へ出力されない（上
述したように、Ｂピクチャの後に入力されたＰピクチャ
が、Ｂピクチャより先に処理され、伝送されている）。

【００７３】ＩＤＣＴ回路８４より供給された画像デー
タが、Ｂピクチャのデータである場合、可変長復号化回
路８２より供給された予測モードに対応して、フレーム
メモリ８６の前方予測画像部８６ａに記憶されているＩ
ピクチャの画像データ（前方予測モードの場合）、後方
予測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デ
ータ（後方予測モードの場合）、または、その両方の画
像データ（両方向予測モードの場合）が読み出され、動
き補償回路８７において、可変長復号化回路８２より出
力された動きベクトルに対応する動き補償が施されて、
予測画像が生成される。但し、動き補償を必要としない
場合（画像内予測モードの場合）、予測画像は生成され
ない。

【００７４】このようにして、動き補償回路８７で動き
補償が施されたデータは、演算器８５において、ＩＤＣ
Ｔ回路８４の出力と加算される。この加算出力は、フォ
ーマット変換回路３２に出力される。

【００７５】但し、この加算出力はＢピクチャのデータ
であり、他の画像の予測画像生成のために利用されるこ
とがないため、フレームメモリ８６には記憶されない。

【００７６】Ｂピクチャの画像が出力された後、後方予
測画像部８６ｂに記憶されているＰピクチャの画像デー
タが読み出され、動き補償回路８７を介して演算器８５
に供給される。但し、このとき、動き補償は行われな
い。

【００７７】尚、このデコーダ３１には、図１３のエン
コーダ１８における予測モード切り替え回路５２とＤＣ
Ｔモード切り替え回路５５に対応する回路が図示されて
いないが、これらの回路に対応する処理、即ち、奇数フ
ィールドと偶数フィールドのラインの信号が分離された
構成を、元の混在する構成に必要に応じて戻す処理は、
動き補償回路８７が実行する。

【００７８】また、以上においては、輝度信号の処理に
ついて説明したが、色差信号の処理も同様に行われる。
但し、この場合、動きベクトルは、輝度信号用のもの
を、垂直方向および水平方向に１／２にしたものが用い
られる。

【００７９】この発明は、上述した、現行のテレビジョ
ン信号を動画像データとして圧縮符号化し、光ディスク
などの記録媒体に記録する方法を用いて、現行のテレビ
ジョン信号／ＨＤＴＶ信号を階層符号化して記録するも
のである。

【００８０】まず、この発明の一実施例の記録側の処理
について説明する。図１は、記録側に設けられる階層符
号化のエンコーダの概略を示す。入力画像として、高解
像度画像２０１が用意される。これは、階層符号化のた
めに、ダウンサンプリング回路３０１を介して、１／４
解像度画像１０１に変換される。１／４解像度画像１０
１は、水平方向の画素数および垂直方向のライン数がそ
れぞれ高解像度画像の１／２である画像である。高解像
度画像２０１は、ＨＤＴＶ信号により発生するもので、
１／４解像度画像がほぼ現行のテレビジョン信号の標準
解像度に等しい。

【００８１】一般的なダウンサンプリングは、水平方向
および垂直方向の帯域制限のためのローパスフィルタを
適用し、２：１に間引きを行う。高解像度画像信号は、
高解像度用の圧縮符号化のエンコーダ２００に供給さ
れ、１／４解像度画像１０１が１／４解像度画像用の圧
縮符号化のエンコーダ１００に供給される。これらのエ
ンコーダ１００および２００から、出力端子１０９およ
び２０９にそれぞれビットストリームが出力される。出
力端子１０９に得られる１／４解像度ビットストリーム
は、後述するような多層光ディスクの第１の情報記録層
に記録され、出力端子２０９に得られる高解像度ビット
ストリームは、その第２の情報記録層に記録される。

【００８２】エンコーダ１００、２００は、上述したＭ
ＰＥＧ方式のものを使用できる。この一実施例では、エ
ンコーダ２００における予測のために、エンコーダ１０
０からの予測信号をアップサンプリング回路３０２によ
ってアップコンバートした信号を使用する。それによっ
て、予測の精度の向上を図っている。

【００８３】図２に１／４解像度画像用のエンコーダ１
００の一例を示す。ダウンサンプリング回路３０１によ
り得られた１／４解像度画像１０１は、動きベクトル検
出回路１０３に入力される。入力された画像は予め設定
された画像シーケンス（Ｉピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピ
クチャ）に従って、フレームメモリ群１０２から必要な
画像をマクロブロック単位で読みだし、参照画像と前方
原画像及び／又は後方原画像との間で動きベクトルの検
出を行う。

【００８４】フレーム内／前方／両方向予測判定回路１
０４は、動きベクトル検出回路で計算されたブロック単
位でのフレーム間差分の絶対値和をもとに、参照ブロッ
クのマクロブロックタイプを決定する。またフレーム内
／前方／両方向予測判定回路１０４で決定された予測モ
ードを可変長符号化回路１０７に供給する。

【００８５】このマクロブロックタイプをもとに、ブロ
ック単位でフレーム内／前方／両方向予測の切り替えを
行なう。つまり、予測判定回路１０４は、フレーム内符
号化モードの場合は入力画像そのものを出力し、前方／
両方向予測モードのときはそれぞれの予測画像からのフ
レーム間符号化データを出力する。予測判定回路１０４
の出力信号は、ＤＣＴ回路１０５に供給される。

【００８６】ＤＣＴ回路１０５は映像信号の２次元相関
を利用して、入力画像データ又は差分データをブロック
単位でＤＣＴ変換し、その結果得られる変換データ（Ｄ
ＣＴ係数）が量子化回路１０６に供給される。量子化回
路１０６は、マクロブロックおよびスライス毎に定まる
量子化ステップサイズでＤＣＴ変換データを量子化し、
その結果得られる量子化データを可変長符号化（ＶＬ
Ｃ）回路１０７および逆量子化回路１１０に供給する。
量子化に用いる量子化スケールは送信バッファメモリ１
０８のバッファ残量をフィードバックすることによっ
て、送信バッファメモリ１０８がオーバーフロー／アン
ダーフローしない値に決定する。この量子化スケール
も、可変長符号化回路１０７および逆量子化回路１１０
に、量子化データとともに供給される。

【００８７】ここで、ＶＬＣ回路１０７は、量子化デー
タを、量子化スケール、マクロブロックタイプ、動きベ
クトルと共に可変長符号化処理し、伝送データとして送
信バッファメモリ１０８に供給する。送信バッファメモ
リ１０８から出力端子１０９に取り出される１／４解像
度画像のビットストリームは、マクロブロックの符号化
データと、予測モード、動きベクトル、ＤＣＴ係数を含
む。

【００８８】逆量子化回路１１０は、量子化回路１０６
から送出される量子化データを代表値、すなわち、逆量
子化データに変換し、出力データの量子化回路１０６に
おける変換前の変換データを復号する。この逆量子化デ
ータがＩＤＣＴ（inverse discrete cosine trasform）
回路１１１に供給される。ＩＤＣＴ回路１１１は、逆量
子化回路１１０で復号された逆量子化データをＤＣＴ回
路１０５とは逆の変換処理で復号画像データに変換し、
フレームメモリ１１２に出力する。

【００８９】動き補償回路１１３は、ＩＤＣＴ回路１１
１の出力データとマクロブロックタイプ、動きベクト
ル、フレーム／フィールド予測フラグ、フレーム／フィ
ールドＤＣＴフラグを使用して局所復号を行ない、復号
画像を前方予測画像もしくは後方予測画像としてフレー
ムメモリ群１１２に書き込む。フレームメモリ群１１２
では、バンク切り替えが行われる。これにより、符号化
する画像に応じて、単一のフレームが、後方予測画像と
して出力されたり、前方予測画像として出力されたりす
る。前方／両方向予測の場合は、予測画像からの差分が
ＩＤＣＴ回路１１１の出力として送られてくるために、
この差分を予測画像に対して加算することで、局所復号
を行なっている。この予測画像は、デコーダで復号され
る画像と全く同一の画像であり、次の処理画像はこの予
測画像をもとに、前方／両方向予測を行なう。

【００９０】さらに、局所復号された予測画像がアップ
サンプリング回路３０２を介して、高解像度画像のエン
コーダ２００に供給される。

【００９１】図３は、高解像度画像用のエンコーダ２０
０の構成を示す。このエンコーダ２００は、上述した１
／４解像度画像用のエンコーダ１００と予測以外の処理
は全く同様である。高解像度画像２０１は、動きベクト
ル検出回路２０３を介して予測判定回路２０４に供給さ
れる。この回路では、フレーム内符号化とともに、フレ
ームメモリ２１２からの動き補償による前方／両方向予
測および１／４解像度画像からの予測を行なう。

【００９２】１／４解像度画像の符号化においてＩＤＣ
Ｔ回路１１１の出力側の加算回路から出力された画像デ
ータはアップサンプリング回路３０２によって高解像度
画像と同様の解像度に補間処理される。一般的なアップ
サンプリングは、補間画素に隣接する画素の平均値を補
間値とすることによって、水平および垂直方向において
画素数を２倍とすることができる。このように生成され
た補間画像がアップサンプリング回路３０２から出力さ
れ、重み付け回路３０３を介して予測判定回路２０４に
供給される。この重み付け回路３０３では、重み（１−
Ｗ）が乗算される。重み付け回路３０３の出力を第１の
予測画像とする。

【００９３】一方、動き補償回路２１３からは、前方／
両方向動き補償によって、予測画像が供給される。この
予測画像に対して重み付け回路３０５によって重みＷが
乗算される。重み付け回路３０３の出力を第２の予測画
像とする。

【００９４】これらの第１および第２の予測画像は、演
算器３０４で加算されることによって第３の予測画像が
形成される。この第３の予測画像を利用して、予測判定
回路２０４で予測を行なう。重みＷは、この第３の予測
画像の予測効率が最もよくなるように、重み決定回路３
０６で決定される。同時にこの重みは、可変長符号化回
路２０７に供給され、符号化伝送される。

【００９５】予測判定回路２０４は、従来の動き補償に
加えて、１／４解像度画像を用いることによって、さら
に高い予測効率を得ることができる。例えば高解像度画
像と１／４解像度画像との間で、同一位置の画素につい
ては、差分をほぼ０とすることができる。この階層符号
化によって、圧縮効率を向上できる。決定された予測モ
ードは、可変長符号化回路２０７に供給され、符号化伝
送される。また、この予測データはＤＣＴ回路２０５に
供給される。その他の処理は、１／４解像度画像のエン
コーダ１００と同様である。送信バッファ２０８の出力
端子２０９に取り出されるビットストリームは、マクロ
ブロックの符号化データと、予測モード、動きベクト
ル、重みＷを含む。

【００９６】出力端子１０９、２０９にそれぞれ取り出
されたビットストリームは、多層光ディスクの各情報記
録層に記録される。図４は、単一の情報記録層７０２を
有する単一層の光ディスク７０１を光ピックアップ７０
３によって、記録、読み出す方式を示す。これは、現行
の方式で用いられていたもので、単純に現行のテレビジ
ョン方式の画像信号を記録する場合は、この方式で記
録、読み出しが行われる。

【００９７】これに対して、図５は、ディスクの厚み方
向に、第１層の情報記録層７０５と、第２層の情報記録
層７０６とが設けられ、片面から光ピックアップ７０
７、７０８によって情報を記録、読出す形式の片面２層
式ディスク７０４を示す。上述のように、１／４解像度
画像のビットストリームを、片面２層式ディスク７０４
の第１層７０５に記録し、高解像度画像のビットストリ
ームを第２層７０６に記録する。

【００９８】これにより、従来の単一層の光ディスク７
０１を再生できる再生装置の場合では、第１層７０５の
みを読み出して復号することによって、現行テレビジョ
ン信号が復号される。また、両方の情報記録層７０５、
７０６を光ピックアップ７０７、７０８によって同時に
読み出し、後述のように、組み合わせて復号することに
よって高解像度画像信号を再生できる。この方式によっ
て、単一層のディスクとの両立性を実現できる。

【００９９】また、図６は、両面にそれぞれ情報記録層
７１０、７１１を有する両面張り合わせ式の光ディスク
７０９を示す。表面の記録層７１０を第１層とし、裏面
の記録層７１１を第２層とすると、第１層７１０に対し
て記録、読出しのための光ピックアップ７１２が設けら
れ、第２層７１１に対して記録、読出しのための光ピッ
クアップ７１３が設けられている。この場合は、片面２
層式の光ディスク７０４と同様に、１／４解像度画像の
ビットストリームを第１層７１０に記録する。また、高
解像度画像のビットストリームを第２層７１１に記録す
ることによって、両立性を保ちつつ、高解像度画像信号
の再生が可能という、効果が達成できる。

【０１００】次に、再生側に設けられるデコーダについ
て説明する。図７に階層符号化を行った場合のデコーダ
ーのブロック図を示す。４０１で示す入力端子には、多
層光ディスクの第１層から再生された１／４解像度画像
のビットストリームが供給される。このビットストリー
ムは、従来と同様に復号される。

【０１０１】入力端子４０１からのビットストリームが
受信バッファ４０２を介して可変長復号化（ＩＶＬＣ）
回路４０３に入力される。可変長復号化回路４０３は、
ビットストリームから量子化データと、動きベクトル、
マクロブロックタイプ、量子化スケール、フレーム／フ
ィールド予測フラグ、フレーム／フィールドＤＣＴフラ
グを復号する。この量子化データと量子化スケールは、
次の逆量子化回路４０４に入力される。

【０１０２】逆量子化回路４０４、ＩＤＣＴ回路４０
５、動き補償回路４０７の動作は、図２に示すエンコー
ダの局所復号の動作と同様である。これらの回路によっ
て、１／４解像度画像信号４０８が得られる。同時に、
復号画像は、次の画像の予測のためにフレームメモリ４
０６に蓄積される。

【０１０３】一方、このフレームメモリ４０６に蓄積さ
れる画像は、高解像度画像の復号化（予測）に用いるた
めに、高解像度画像用デコーダに供給される。すなわ
ち、復号された１／４解像度画像は、アップサンプリン
グ回路６０２を介して、重み付け回路６０３に供給さ
れ、この回路６０３によって（１−Ｗ）の重みが乗じら
れる。この重み付け回路６０３の出力画像を、高解像度
デコーダに対する第１の予測画像とする。

【０１０４】高解像度画像用のデコーダに対しては、入
力端子５０１から多層光ディスクの第２層から再生され
た高解像度ビットストリームが入力される。このビット
ストリームが受信バッファ５０２を介して可変長復号化
（ＩＶＬＣ）回路５０３に入力される。そして、逆量子
化回路５０４、ＩＤＣＴ回路５０５、動き補償回路５０
７によって高解像度画像５０８が復号される。同時に、
復号化した画像は、次の画像の予測のためにフレームメ
モリ５０６に蓄積される。

【０１０５】ここで、動き補償回路５０７からの出力
は、重み付け回路６０４に供給され、重み付け回路６０
４によって第２の予測画像が形成される。この第２の予
測画像と、１／４解像度画像から形成された第１の予測
画像とが演算器６０５で加算される。演算器６０５の出
力が高解像度デコーダに対する予測画像として利用され
る。ここで、使用される重みＷは、エンコーダで用いら
れた重みＷであり、ビットストリームのデコードをへて
ＩＶＬＣ回路５０３から得られたものである。これまで
の過程によって、高解像度画像のデコードが完了する。

【０１０６】なお、記録／再生可能な光ディスクとして
は、何回も記録できるＭＯ（光磁気）ディスク、ＰＤ
（相変化型）ディスク、並びに１回の記録が可能なＷＯ
ディスクを使用できる。さらに、再生のみを考慮すると
きには、ＲＯＭ形式の光ディスクを使用できる。よりさ
らに、２枚の単一層ディスクを透明接着材にて張り合わ
せた張り合わせ型であって、片面記録／読出しの光ディ
スクを使用することもできる。

【０１０７】

【発明の効果】この発明は、多層光ディスクの第１層に
標準解像度の画像信号を圧縮符号化して記録し、その第
２層に高解像度の画像信号を標準解像度の画像信号の予
測画像をも使用して圧縮符号化して記録している。従っ
て、この発明によれば、高解像度の動画像信号を効率的
に記録することができる。

【０１０８】さらに、既に市場導入されている現行のテ
レビジョン信号のみを記録した光ディスクと、この発明
による多層式ディスクにおける標準解像度のテレビジョ
ン信号を記録した層を、同一に構成すれば、現行のテレ
ビジョン信号のみが記録されている光ディスクとの両立
性が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の記録回路の概略的な構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施例の記録回路内の１／４解像
度画像信号のエンコーダの一例のブロック図である。

【図３】この発明の一実施例の記録回路内の高解像度画
像信号のエンコーダの一例のブロック図である。

【図４】単一層のディスクの記録、読み出しを行う方法
を説明する略線図である。

【図５】片面２層式の光ディスクの記録、読み出しを行
う方法を説明する略線図である。

【図６】表裏の両面張り合わせからなるディスクの記
録、読み出しを行う方法を説明する略線図である。

【図７】この発明の一実施例の再生回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】この発明に使用することができる高能率符号化
の原理を説明する略線図である。

【図９】画像データを圧縮する場合におけるピクチャの
タイプを説明する略線図である。

【図１０】動画像信号を符号化する原理を説明する略線
図である。

【図１１】先に提案されている画像信号符号化装置と復
号化装置の構成例を示すブロック図である。

【図１２】図１１におけるフォーマット変換回路のフォ
ーマット変換の動作を説明する図である。

【図１３】図１１におけるエンコーダの構成例を示すブ
ロック図である。

【図１４】図１３の予測モード切り替え回路の動作を説
明する略線図である。

【図１５】図１３のＤＣＴモード切り替え回路５５の動
作を説明する略線図である。

【図１６】図１１のデコーダ３１の構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１０１ １／４解像度画像 １０５ ＤＣＴ回路 １０６ 量子化回路 １０７ 可変長符号化回路 １０８ 送信バッファ １０９ １／４解像度画像のビットストリーム ２０１ 高解像度画像 ２０５ ＤＣＴ回路 ２０６ 量子化回路 ２０７ 可変長符号化回路 ２０８ 送信バッファ ２０９ 高解像度画像のビットストリーム ３０１ ダウンサンプリング回路 ３０２ アップサンプリング回路 ３０３ 重み付け回路 ３０５ 重み付け回路 ３０６ 重み決定回路 ４０１ １／４解像度ビットストリーム ４０２ 受信バッファ ４０８ １／４解像度画像 ５０１ 高解像度ビットストリーム ５０２ 受信バッファ ５０８ 高解像度画像 ６０２ アップサンプリング回路 ６０３ 重み付け回路 ６０４ 重み付け回路

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を、圧縮符号化を利用して複数
   の情報記録層を有する光ディスクに記録する方法におい
   て、 低解像度画像信号と高解像度画像信号を生成するステッ
   プと、 上記低解像度画像信号を圧縮符号化して第１の符号化デ
   ータを生成するステップと、 上記光ディスクの第１の情報記録層に上記第１の符号化
   データを記録するステップと、 上記低解像度画像信号から上記高解像度画像信号の予測
   画像を生成し、上記予測画像を利用して上記高解像度画
   像信号を圧縮符号化して第２の符号化データを生成する
   ステップと、 上記光ディスクの第２の情報記録層に上記第２の符号化
   データを記録するステップとからなることを特徴とする
   画像信号記録方法。
2. 【請求項２】 複数の情報記録層を有する光ディスクで
   あって、 低解像度画像信号と高解像度画像信号が生成され、上記
   低解像度画像信号を圧縮符号化して生成した第１の符号
   化データが第１の情報記録層に記録され、 上記低解像度画像信号から上記高解像度画像信号の予測
   画像を生成し、上記予測画像を利用して上記高解像度画
   像信号を圧縮符号化して生成された第２の符号化データ
   が第２の情報記録層に記録された光ディスクから、 上記第１の情報記録層に記録された第１の符号化データ
   を再生するステップと、 上記第２の情報記録層に記録された第２の符号化データ
   を再生するステップと、 上記再生された上記第１および第２の符号化データを組
   み合わせて復号することによって、上記高解像度画像信
   号を再生するステップとからなることを特徴とする画像
   信号再生方法。
3. 【請求項３】 複数の情報記録層を有する光ディスクで
   あって、 低解像度画像信号と高解像度画像信号が生成され、上記
   低解像度画像信号を圧縮符号化して生成した第１の符号
   化データが上記光ディスクの第１の情報記録層に記録さ
   れ、 上記低解像度画像信号から上記高解像度画像信号の予測
   画像を生成し、上記予測画像を利用して上記高解像度画
   像信号を圧縮符号化して生成された第２の符号化データ
   が第２の情報記録層に記録された、 ことを特徴とするディスク状記録媒体。
4. 【請求項４】 画像信号を、圧縮符号化を利用して複数
   の情報記録層を有する光ディスクに記録する装置におい
   て、 低解像度画像信号と高解像度画像信号を生成する手段
   と、 上記低解像度画像信号を圧縮符号化して第１の符号化デ
   ータを生成する手段と、 上記光ディスクの第１の情報記録層に上記第１の符号化
   データを記録する手段と、 上記低解像度画像信号から上記高解像度画像信号の予測
   画像を生成し、上記予測画像を利用して上記高解像度画
   像信号を圧縮符号化して第２の符号化データを生成する
   手段と、 上記光ディスクの第２の情報記録層に上記第２の符号化
   データを記録する手段とからなることを特徴とする画像
   信号記録装置。
5. 【請求項５】 複数の情報記録層を有する光ディスクで
   あって、 低解像度画像信号と高解像度画像信号が生成され、上記
   低解像度画像信号を圧縮符号化して生成した第１の符号
   化データが第１の情報記録層に記録され、 上記低解像度画像信号から上記高解像度画像信号の予測
   画像を生成し、上記予測画像を利用して上記高解像度画
   像信号を圧縮符号化して生成された第２の符号化データ
   が第２の情報記録層に記録された光ディスクから、 上記第１の情報記録層に記録された第１の符号化データ
   を再生する手段と、 上記第２の情報記録層に記録された第２の符号化データ
   を再生する手段と、 上記再生された上記第１および第２の符号化データを組
   み合わせて復号することによって、上記高解像度画像信
   号を再生する手段とからなることを特徴とする画像信号
   再生装置。
6. 【請求項６】 上記光ディスクは片面多層式ディスクで
   あることを特徴とする請求項１に記載の画像信号記録方
   法。
7. 【請求項７】 上記光ディスクは片面多層式ディスクで
   あることを特徴とする請求項２に記載の画像信号再生方
   法。
8. 【請求項８】 上記光ディスクは片面多層式ディスクで
   あることを特徴とする請求項３に記載のディスク状記録
   媒体。
9. 【請求項９】 上記光ディスクは片面多層式ディスクで
   あることを特徴とする請求項４に記載の画像信号記録装
   置。
10. 【請求項１０】 上記光ディスクは片面多層式ディスク
    であることを特徴とする請求項５に記載の画像信号再生
    装置。
11. 【請求項１１】 上記光ディスクは張り合わせ両面式デ
    ィスクであることを特徴とする請求項１に記載の画像信
    号記録方法。
12. 【請求項１２】 上記光ディスクは張り合わせ両面式デ
    ィスクであることを特徴とする請求項２に記載の画像信
    号再生方法。
13. 【請求項１３】 上記光ディスクは張り合わせ両面式デ
    ィスクであることを特徴とする請求項３に記載のディス
    ク状記録媒体。
14. 【請求項１４】 上記光ディスクは張り合わせ両面式デ
    ィスクであることを特徴とする請求項４に記載の画像信
    号記録装置。
15. 【請求項１５】 上記光ディスクは張り合わせ両面式デ
    ィスクであることを特徴とする請求項５に記載の画像信
    号再生装置。