JPH10507886A - プリレコード形ディジタル・ビデオを記録するためのｈｄｔｖトリック再生・ストリームの生成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による消費者用ディジタル・ビデオ・カセット記録装置（２１０）は、ＭＰＥＧ形信号フォーマットのＡＴＶ信号（０９）を記録する。ＭＰＥＧ形信号フォーマットの予測法を使用しているので、非標準速度またはトリック再生を容易にするには追加のＩフレーム・データを生成して通常再生速度データストリーム（０９）と共に記録する必要がある。各再生速度に対して特有の追加Ｉフレーム・データストリーム（５２１、５３１、５４１）が生成され、各所定速度での再生が容易になるように記録トラックに書き込まれる。本発明による最高解像度と低解像度のトリック再生データストリームを生成する種々の方法が開示されている。本発明による、消費者用装置においてリアルタイム記録するための、およびプリレコーディング形ディジタル・メディアと共に用いて非リアルタイムで通常再生およびトリック再生のデータストリームを生成するためのトリック再生データストリームの生成法が開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 プリレコード形ディジタル・ビデオを記録するための ＨＤＴＶトリック再生・ストリームの生成 本発明は、ディジタル・ビデオの記録の分野に関し、特に、非標準速度のＭＰ ＥＧ形のＡＴＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：次世代テレビジョ ン方式）信号の生成、記録、および再生に関する。 発明の背景 ヘリカル走査フォーマット（形式）を用いたディジタル・ビデオカセット記録 装置（ＤＶＣＲ）が標準化委員会により提案された。この提案された標準は、例 えば、ＮＴＳＣ方式またはＰＡＬ方式等の標準精細度ＳＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）テレビジョン信号、および提案されたグランド・アライ アンス（Ｇｒａｎｄ Ａｌｌｉａｎｃｅ）方式の信号すなわちＧＡ信号のような ＭＰＥＧコンパチブル（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ：両立性）構成を有する高精細度 テレビジョン信号のディジタル記録を規定している。ＳＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ：標準精細度）記録装置は、適応型量子化および可変長符 号化（ｖａｒｉａｂｌｅ ｌｅｎｇｔｈ ｃｏｄｉｎｇ）によるイントラ（ｉｎ ｔｒａ）・フィールド／フレームＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔ ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：離散コサイン変換）を用いた圧縮コンポーネント （成分）ビデオ信号フォーマットを用いる。この標準精細度のディジタルＶＣＲ すなわちＤＶＣＲは、ＮＴＳＣ方式またはＰＡＬ方式のいずれかのＴＶ信号をデ ィジタル的に記録するものであり、またＡＴＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖ ｉｓｉｏｎ：次世代テレビジョン方式）信号を記録するのに十分なデータ記録機 能を有する。 ＧＡ方式の信号に関する規格は、“第４８回年次放送エンジニアリング会議プ ロシーディングズの１９９４年プロシーディング”（１９９４ Ｐｒｏｃｅｅｄ ｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ４８ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｅｎｇ ｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ）において 刊行された“グランド・アライアンス方式ＨＤＴＶシステム規格”（Ｇｒａｎｄ Ａｌｌｉａｎｃｅ ＨＤＴＶ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ） （１９９４年３月２０〜２４日）と題する規格書案に記載されている。このＧＡ 方式信号に用いられているＭＰＥＧコンパチブル符号化法は、Ｉフレームという イントラ・フレーム符号化画面、Ｐフレームという前方予測フレーム、およびＢ フレームという両方向予測フレームを用いる。これら３つのタイプのフレームは 、ＧＯＰ、グループ・オブ・ピクチャすなわち画面群（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉ ｃｔｕｒｅｓ）として知られているグループ中に生じる。ＧＯＰ中のフレームの 数は、ユーザが定義できるものであるが、例えば１５個のフレームから成る。各 ＧＯＰには１つのＩフレームが含まれており、そのＩフレームに隣接して２つの Ｂフレームが存在し、そのＢフレームの後にＰフレームが続く。 消費者向けアナログＶＣＲ（ＶＴＲ）において、各記録（レコード）トラック には、一般的に、１つのテレビジョン・フィールドが含まれているので、“トリ ック再生（Ｔｒｉｃｋ Ｐｌａｙ）”機能すなわちＴＰ機能、例えば順方向（ｆ ｏｒｗａｒｄ）または逆方向（ｒｅｖｅｒｓｅ）に反復（シャトル：ｓｈｕｔｔ ｌｅ）する高速再生（ｆａｓｔ ｍｏｔｉｏｎ）または低速再生（ｓｌｏｗ ｍ ｏｔｉｏｎ）がすぐに実行できる。従って、標準速度以外の速度で再生すると、 １つまたは複数の再生ヘッドが複数のトラックを横切って認識可能な画面（ピク チャ）セグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）が復元される。この画面セグメントは、互 いに隣接していて、認識可能で有用な画像を形成する。一方、ＡＴＶ信号または ＭＰＥＧ形信号には画面群すなわちＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐｓ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒ ｅｓ）が含まれている。このＧＯＰは、例えば１５フレームを含んでおり、各フ レームはテープ上の複数のトラックを占有するように記録される。例えば、各フ レームに１０本のトラックが割り当てられると、１５フレームのＧＯＰは１５０ 本のトラックを含んでいる。再生速度の動作の間、Ｉフレーム・データが復元さ れ、これにより、予測符号化されたＰフレームとＢフレームの復号化（ｄｅｃｏ ｄｉｎｇ）と再構成（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）が可能となる。しかしな がら、ＤＶＣＲが非標準再生速度で動作するとき、再生ヘッドは複数のトラック 中の各セクション（ｓｅｃｔｉｏｎ）または各セグメントを変換処理（ｔｒａｎ ｓｄｕｃｅ）する。都合の悪いことに、これらのＤＶＣＲのトラックは、連続す る画像フィールドの個々のレコードを表わしておらず、これらのセグメントは主 に予測フレームから得られたデータを含んでいる。しかしながら、予測Ｐフレー ムおよび予測Ｂフレームは、復号化を容易にするための先行データを必要とする ので、再生された各部分のデータから使用可能な何らかのフレームを再構成でき る可能性は大幅に減少する。また、ＭＰＥＧデータ・ストリームの場合、特に、 データの欠落（ｍｉｓｓｉｎｇ）や乱れ（ｇａｒｂｌｅ）は許容されない。従っ て、“トリック再生”機能または非標準速度再生機能を与えるためには、ＴＰ（ Ｔｒｉｃｋ Ｐｌａｙ：トリック再生）モードで再生するとき、隣接するフレー ム情報または先行するフレーム情報を用いることなく画像を再構成することを可 能にする特定のデータを記録する必要がある。この特定のデータまたは“トリッ ク再生”用のデータは、ＭＰＥＧ復号化が可能となるように意味的に（ｓｅｍａ ｎｔｉｃａｌｌｙ）正しいものでなければならない。さらに、“トリック再生” の速度の選択を行うには、種々の異なるＴＰデータの導出（ｄｅｒｉｖａｔｉｏ ｎ）が必要であり、ＴＰ速度に特有の記録トラック位置が必要になる。 先行するフレーム・データを用いることなく画像の再構成を行うには、“トリ ック再生”に特有のデータをＩフレームから取り出す必要がある。“トリック再 生”に特有のデータは、例えばＧＡ方式またはＭＰＥＧ方式とコンパチブルな（ 両立する）復号器等で復号化することができるように構文上および意味的に（ｓ ｙｎｔａｔｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｓｅｍａｎｔｉｃａｌｌｙ）正しいものでな ければならない。また、“トリック再生”データすなわちＴＰデータは、ＭＰＥ Ｇ形データストリームに挿入して、通常再生（ＮＰ：Ｎｏｒｍａｌ Ｐｌａｙ） 用ＭＰＥＧ形信号と共に記録しなければならない。このように、記録用チャンネ ル・データ容量を共用すると、利用可能なトラック容量の範囲内に設定されるＴ Ｐデータ・ビット・レート（周波数、率、速度）に関して制限が課せられること になる。ＴＰデータ・ビット・レートは、導出されまたは再構成されたＴＰ画像 における空間解像度および／または時間解像度間で種々の形態で共用または使用 することができる。 再生された“トリック再生”画像の品質は、ＴＰデータ導出の複雑さによって 決まる。例えば、消費者用ＤＶＣＲでは、記録動作中に、基本的にリアルタイム でＴＰデータを取り出さなければならず、しかもＤＶＣＲのコストに上乗せされ る追加データ処理コストが名目だけのもの（僅か）でなければならない。従って 、リアルタイム形の消費者用ＤＶＣＲの“トリック再生”画像の品質は、高度の ディジタル画像処理を用いた非リアルタイムの画像処理により取り出されるＴＰ 画像データに比べて劣ったものになることがある。一方、非リアルタイムのＴＰ 画像処理では、例えば、番組（プログラム）編集の処理が行われ、場合によって は各場面（シーン）毎の処理が行われ、また場合によっては非リアルタイムの再 生速度で処理が行われて、高度のディジタル画像処理技術を用いることが可能に なる。このような非リアルタイムの処理では、本来的に、リアルタイム処理で達 成可能な“トリック再生”画像に比べて高品質の“トリック再生”画像を得るこ とができる。 発明の概要 本発明は、１つの速度より多い速度で再生を行うことを容易にする記録のため のＭＰＥＧコンパチブル・ディジタル画像を表わす信号を生成する方法である。 この方法は、ディジタル画像を表わす信号を受け取るステップと、このディジタ ル画像を表わす信号をトリック再生速度に関連したレート（ｒａｔｅ）で時間的 にサブサンプリングするステップと、時間的にサブサンプリングされた信号を符 号化してＭＰＥＧコンパチブルのトリック再生信号を発生するステップと、ディ ジタル画像を表わす信号を符号化して通常再生のＭＰＥＧコンパチブルの信号を 発生するステップと、トリック再生のＭＰＥＧコンパチブル信号と通常再生のＭ ＰＥＧコンパチブル信号間の選択を行ないレコード・フォーマット化ビットスト リームを生成するステップと、このレコード・フォーマット化ビットストリーム を記録するステップと、を含んでいる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による、低解像度の“トリック再生”データストリームをリア ルタイムで発生するシステムの簡単化したブロック図である。 図２は、本発明による、最高解像度の“トリック再生”データストリームをリ アルタイムで発生する別のシステムの簡単化したブロック図である。 図３は、本発明による、プリレコード形のディジタル・レコードに含ませて記 録する低解像度の“トリック再生”データストリームを発生する方法を例示する 簡単化したブロック図である。 図４は、本発明による、プリレコード形のディジタル・レコードに含ませて用 いられる“トリック再生”データストリームを生成する別の方法を例示する簡単 化したブロック図である。 図５は、予測マクロブロックのＤＣ係数の導出法を例示している。 図６は、本発明による、プリレコード形レコードを非リアルタイムで発生する 別の方法を例示する簡単化された部分ブロック図である。 図７は、本発明による、プリレコード形レコードを非リアルタイムで生成する 別の方法を例示する簡単化された部分ブロック図である。 詳細な説明 消費者用のディジタル・ビデオカセット記録装置において、トリック再生のデ ータストリームをリアルタイムで生成するには、必要な処理の複雑さおよびコス トを考慮し、またそのコストを適当なレベルに抑えるように考慮する必要がある 。このため、リアルタイム形のトリック再生データストリームの生成において用 いられる処理は、存在するビットストリームの各部分を抽出して、ビットストリ ーム・パラメータに小さな変更（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を加えることに制 限される。 “トリック再生”データストリームは、元のデータストリームの中から、独立 した（個々の）イントラ情報の各部分を抽出することによりリアルタイムで生成 しなければならない。このイントラ情報は、イントラ・フレーム、イントラ・ス ライス、および／またはイントラ・マクロブロックから得られる。Ｉフレーム・ データの生成に用いられるソース（供給源）は、元のストリームで用いられるイ ントラ・リフレッシュ（ｒｅｆｒｅｓｈ）形式（形態）に応じて選択され、この リフレッシュ方法の典型例として、イントラ・フレームまたはイントラ・スライ スのリフレッシュ方法が用いられるものと仮定する。 本発明によるリアルタイム生成の第１の方法においては、低空間解像度の“ト リック再生”データストリームが生成される。この低空間解像度のトリック再生 データストリームは、元のＨＤＴＶデータストリームの解像度とは関係がなく、 例えばＣＣＩＲ６０１標準（７２０×４８０ビクセル）に準拠した解像度を有す る。トリック再生データストリームに利用可能な実効ビット・レートは公称（ｎ ｏｍｉｎａｌ）２Ｍビット／秒に制限されるので、このような方式の低空間解像 度を採用すると、フレーム当たりの使用ビット数が少なくなり、従って、時間解 像度が相対的に高くなる。しかしながら、この低空間解像度方式は、ＡＴＶ復号 器および表示装置でそのような解像度が形成可能な場合にのみ実際に実現可能な ものである。 本発明によるリアルタイム生成の第２の方法においては、元のＨＤＴＶのデー タ（ｍａｔｅｒｉａｌ：マテリアル）と同じ解像度またはピクセル総数（カウン ト）を有するトリック再生データストリームが生成される。しかしながら、使用 可能なトリック再生ビット・レートは、公称２Ｍビット／秒の記録チャンネル容 量に制限されるので、空間解像度と時間解像度の間で両者の関係を考慮して妥当 なビット・レート配分を行う。従って、最高空間解像度または完全（ｆｕｌｌ） 空間解像度の“トリック再生”モードを実現するには、時間解像度をＴＰデータ ・チャンネル容量との整合関係を維持するように実効的に低下させる必要がある 。 図１には、本発明による、低空間解像度の“トリック再生”データをリアルタ イムで生成するための第１の方法が例示されている。この例示のブロック図にお いて、トリック再生の速度、５×（倍）、１８×および３５×が形成される。各 ＴＰ速度について、低解像度のイントラ符号化フレームが、受け取られたＭＰＥ Ｇ形トランスポート・ストリームから形成される（組み立てられる）。トランス ポート・ストリーム中のＭＰＥＧヘッダ情報を検出して下位のスライス・レベル を検出することによって、イントラ・スライスを抽出し、処理し、それを使用し てメモリ１１０に単一のＩフレームが形成される。この抽出および処理段１００ は、ＴＰ・Ｉフレームを形成するためのマクロブロックの抽出、必要に応じてＤ ＰＣＭ符号化法を用いたＤＣ変換係数の再符号化、および必要に応じた不要なＡ Ｃ変換係数の廃棄、の３つのタスク（処理）を実行する。低解像度のＴＰ・Ｉフ レームを形成しメモリ１１０に記憶した後、その低解像度ＴＰ・Ｉフレームは各 トリック再生速度について、その速度に特有のデータストリームを生成するのに 使用される。 受信機０５は、ＭＰＥＧコンパチブル信号に応じて変調された無線周波数（Ｒ Ｆ）搬送波を受信する。この変調された搬送波は、図示されていないアンテナま たはケーブルのいずれかのソース（供給源）から供給される。受信機０５は、受 信搬送波を復調し処理して、ＭＰＥＧコンパチブルのＡＴＶトランスポート・ス トリーム０９を生成する。 ＡＴＶトランスポート・ストリーム０９は、ブロック２０でデマルチプレクス （ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：分離、逆多重）され、ＡＴＶビデオ情報に対応する パケッタイズド・エレメンタリ・ストリーム（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ Ｅｌｅｍ ｅｎｔａｌ Ｓｔｒｅａｍ）すなわちＰＥＳストリームだけが得られる。ＰＥＳ ストリームはブロック３０で復号化されて、パケットからＭＰＥＧ符号化ビデオ ・ストリーム・ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）が抽出される。ＭＰＥＧ符号化ス トリームを抽出した後で、必要なイントラ符号化情報が検出されて抽出される。 シーケンス検出ブロック４０は、ビットストリームを検査して開始コードの出現 を検出する。この開始コード（ｓｔａｒｔ ｃｏｄｅ）は、２５個の０を有し、 その後に１が続き、さらにその後に８ビットのアドレス表示ＭＰＥＧビデオ・ヘ ッダが続くという特徴を有する。ブロック５０においてピクチャ（画面または画 像）検出が行われ、ブロック６０においてスライス層（ｌａｙｅｒ）が検出され る。イントラ符号化された“トリック再生”用のＩフレームが形成されるので、 イントラ・スライスだけが抽出される。イントラ・スライスは、イントラ符号化 マクロブロックだけを含んでおり、スライス・ヘッダ中の１ビットのイントラ・ スライス・フラグｉｎｔｒａ ｓｌｉｃｅ ｆｌａｇによって判別できる。従っ て、イントラ・スライス・フラグｉｎｔｒａ ｓｌｉｃｅ ｆｌａｇが１に設定 されているときは、１つのスライス全体が“データ抽出および処理”段１００に 転送される。ブロック７０のイントラ検出処理において、イントラ・フレームま たはイントラ・スライスのいずれかのリフレッシュ技術が用いられ、またスライ ス・ヘッダ中のイントラ・スライス・フラグが適宜設定されているものと仮定し ている。イントラ・スライス・フラグｉｎｔｒａ ｓｌｉｃｅ ｆｌａｇが設定 されていないか、またはイントラ・マクロブロック・リフレッシュが使用されて いる場合には、下位のマクロブロックのレベルまでを検出する別の検出レベルが 必要である。 データ抽出および処理段１００は、ブロック７０で抽出されたイントラ符号化 マクロブロックの中から、種々のトリック再生データストリームを形成するのに 使用されるイントラ情報だけを選別する。また、ブロック１００は、得られる再 構成されたＴＰ・ＩフレームのＭＰＥＧコンパチビリティ（両立性）を確保する ために、構文上の正しさおよび意味的な正しさを確実にするために必要な任意の 処理を実行する。再構成されたＴＰ・Ｉフレームは元のＭＰＥＧストリームに比 べて低い空間解像度を有するので、検出されたイントラ・マクロブロックの部分 集合（ｓｕｂ−ｓｅｔ：一部）だけが必要になる。どのマクロブロックすなわち ＭＢを保存し、どのマクロブロックを捨てるかを決定するために、数学的関数ま たは予め定義されたルックアップ・テーブルが使用される。得られた低空間解像 度フレームは選択されたマクロブロックのパッチワーク（ｐａｔｃｈｗｏｒｋ： はぎ合わせ）から得られる。コントローラ段９０は、処理段１００に結合され、 数学的関数に必要な計算を行うか、またはマクロブロックの選択を決定するため のルックアップ・テーブルを供給する。 新しい低解像度ＩフレームにおけるＭＢ位置と（但し、ｍｂ（ｉ，ｊ）、ｉ＝ ０，１，２，…ｎ−１、ｊ＝０，１，２，…ｍ−１である。ｍとｎはそれぞれ新 しいＩフレームのＭＢ単位の幅と高さであり、ｉとｊはＭＢの行と列を表わす。 ）元の最高解像度フレームと（但し、（ＭＢ（Ｉ，Ｊ）、Ｉ＝０，１，…Ｎ−１ 、Ｊ＝０，１，２，…Ｍ−１である。ＭとＮはそれぞれ元のフレームの幅と高さ であり、ＩとＪはＭＢの行と列を表わす。）の関係は次の式で与えられる。 ｉ（低解像度行）＝［Ｉ・（ｎ−１）／（Ｎ−１）］ ｊ（低解像度列）＝［Ｊ・（ｍ−１）／（Ｍ−１）］ ここで、カギ括弧［×］の演算結果（ｐｒｏｄｕｃｔ）は×に最も近い整数を 表わす。 低解像度のＴＰ・Ｉフレームは元のフレーム中のマクロブロックの部分集合（ 一部）を使用し、残りの非選択ＭＢは捨てられる。図５は、一例として４：２： ０でサンプリングされた信号を示しており、このサンプル信号は３つのイントラ 符号化マクロブロックＭＢ１、ＭＢ２、およびＭＢ３を含んでおり、この各マク ロブロックはブロック０、１、２、３、４、および５を含んでいる。解像度の低 下したＴＰ・Ｉフレームを形成するときに使用しないマクロブロック２には、× 印が付されている。図５において、ルミナンス（輝度）およびクロミナンスの各 ブロックのＤＣ係数は黒いストライプで示されている。ＤＣ係数は各マクロブロ ックの範囲から予測され、ＭＢの第１（最初）のブロックＤＣ係数は、そのスラ イスにおける直前の先行ＭＢの最後のＤＣ係数から予測される。図５中の矢印は 予測シーケンスを示している。即ち、先行するＭＢ、例えば図５のＭＢ２を選択 しない場合は、図５に矢印ＮＥＷ（新）で示されているように新しい隣接マクロ ブロックから或るＤＣ係数を計算し直して、ＤＰＣＭを用いて再符号化しなけれ ばならない。この再符号化処理は、マクロブロックをＩフレーム・メモリ１１０ に書込むときに実行される。 ＨＤＴＶビデオ・シーケンスがインタレース（飛越し）走査形のソースから供 給されたものである場合は、動きを含んでいるインタレース形フィールドの凍結 または固定化（ｆｒｅｅｚｅ）によって生じるインタレース形の“フリッカ”を 除去するための処理ステップをオプションとして含ませることができる。再構成 されたトリック再生ストリームの時間解像度が、同じフレーム（２つのフィール ド）が１フレーム期間より長い期間にわたって表示されるようなものである場合 は、そのようなインタレース形の“フリッカ”が非常に目立つよう（顕著）にな る。フィールド符号化マクロブロックでは、この“フリッカ”のアーティファク ト（ａｒｔｉｆａｃｔ：不自然さ）は、マクロブロック中の上の２つのブロック 、ブロック０および１を、下の２つのブロック、ブロック２および３にコピーす ることにより除去することができる。このマクロブロック内のコピーによって、 ２つのフィールドを効果的に同じにし、従って、そのフレームからフィールド− フィールド間の動きを除去することができる。この再符号化処理は、マクロブロ ックをＩフレーム・メモリ１１０に書込むときに実行される。 また、処理段１００によって実行される別の機能として、トリック再生ストリ ームに利用可能なビット・レートが低いまたは少ないために新しく形成されたＴ Ｐ・Ｉフレーム内に収容できないＡＣ係数を各マクロブロックから除去する機能 がある。この機能を実現するために、まず、ブロックの残りが０でパッド（ｐａ ｄ）され（埋め込まれ）かつブロックの最後の係数を示す点（位置）まで、各ブ ロックが可変長復号化される。各ブロックのビット数はバッファに記憶され累積 または蓄積される。このビット数が計数され、計数値（総数）が所定の数を越え たときに残りのＡＣ係数が使用されなくなり、または除去される。ＴＰのＭＢ当 たりのビット数は、各トリック再生データストリームで許容される全レート（ｏ ｖｅｒａｌｌ ｒａｔｅ）に応じて、また時間解像度または毎秒のフレーム更新 数に応じて決まる。 図１のブロック図は、同じ割り当てビット・レートを有する各トリック再生デ ータストリームの形成法を例示している。一方、ビット・レートが各ＴＰ速度間 でかなり（有意な程度）異なり、例えば各速度において相異なる解像度を形成す る場合は、Ｉフレーム・メモリ１１０に保持されるＡＣ係数の数も各速度毎に異 なってくる。それ故、Ｉフレーム・メモリ１１０を共用することができず、各Ｔ Ｐ速度または各ビット・レートに対して別々のＩフレーム・メモリが必要となる 。 本発明によってＩフレーム・メモリ１１０において組み立てられた低解像度の ＴＰ・Ｉフレームは、３つのトリック再生ストリーム生成段、即ち５倍のブロッ ク１４５、１８倍のブロック１６０および３５倍のブロック１７０に結合される 。図１の典型例において、好ましい構成として、各トリック再生ストリームには 同じビット・レートおよび同じ時間解像度が割り当てられる。しかしながら、必 ずしも再構成された全てのＴＰ・Ｉフレームが各ＴＰ速度に対して用いられる訳 ではない。例えば、元のストリームにおけるＩフレームのリフレッシュ・レート が１５フレーム毎に１回（Ｍ＝１５）であり、各トリック再生ストリームで使用 される時間解像度が３に、即ち或るフレーム更新と次のフレーム更新の間のフレ ーム度数（保持度数）が３に選択された場合は、５倍の速度に対して、 （５×の速度）・（３フレーム反復）／（15フレーム・リフレッシュ）＝1.0 となり、従って、全ての各ＴＰ・Ｉフレームが使用される。同様に、１８×およ び３５×の速度に対しては次のようになる。 （１８）・（３）／（１５）＝３．６ （３５）・（３）／（１５）＝７．０ 従って、１８×速度では約３つ目または４つ目毎（２つまたは３つおき）のＩ フレームが使用され、３５×の速度では７つ目毎（６つおき）のＩフレームが使 用される。ＡＴＶストリームにおけるイントラ・リフレッシュ期間が０．５秒（ ３０ｆｐｓのソースに対してＭ＝１５）と仮定した場合は、５×の速度に対する ３フレームの保持時間が、実現可能な最高のＴＰ時間解像度である。システムを 簡単化し統一化するためには、他のＴＰ速度に対しても３フレームの保持時間を 使用すればよい。しかし、高いＴＰ速度において時間解像度を低くすると、実際 のトリック再生速度よりも低速であるかのような誤った感覚を与えることがある ので、高いＴＰ速度に対しては、フレーム保持時間を２フレーム保持時間または １フレーム保持時間とする高い時間解像度を用いてもよい。但し、実効トリック 再生ビット・レートが一定であるものと仮定すると、高い時間解像度を形成する と結果的に空間解像度品質を低くする必要がある。 再構成されたＴＰ・Ｉフレームは、メモリ１１０から読み出されて、ＴＰ速度 に応じてブロック１４５、１６０、および１７０によりパッケージ（ｐａｃｋａ ｇｅ）化され、また、その各ブロックによって適当なＭＰＥＧピクチャ・ヘッダ およびＰＥＳ層が付加される。また、ＡＴＶトランスポート・ストリーム０９は バッファ１５で緩衝され、このバッファ１５は信号１０の通常再生速度処理用の トランスポート・ストリームを供給する。通常再生トランスポート・ストリーム １０はマルチプレクサ（多重化器）ＭＵＸ１５０に結合される。マルチプレクサ ＭＵＸ１５０は、記録装置２１０のサーボ信号に応答して制御され、記録される ときに所定のトラック・フォーマット（形式）を形成するシーケンスを有する出 力ビットストリームを生成する。記録トラック・フォーマットは、所望の記録Ｔ Ｐビット・レートが形成されるように、また特定の記録トラック内に速度に固有 のＴＰ・Ｉフレーム・パケットの特定の物理的位置が容易に形成されるように選 択される。従って、記録トラック・フォーマットによって、通常速度および所定 のトリック再生速度での再生が容易になる。ＴＰ・Ｉフレーム・パケットである ５×信号１２１、１８×信号１３１、および３５×信号１４１はマルチプレクサ ＭＵＸ１５０に結合され、マルチプレクサ１５０は通常再生トランスポート・ス トリームに各ＴＰ速度用のＩフレーム・パケットを挿入する。従って、有効なＭ ＰＥＧ形トランスポート・ストリームが、記録装置２１０によって記録処理して テープ２２０上に記録するための形式にフォーマット化される。 ＴＰビット・レートを最小にする方法として、反復ＴＰ・Ｉフレーム、フレー ム反復、またはフレーム保持時間（度数）に代えて、ビデオ・ストリーム中のＩ フレーム間に空の（ｅｍｐｔｙ）Ｐフレームを書き込んでもよい。空のＰフレー ムを用いると、復号器は前フレーム即ちＴＰ・Ｉフレームから予測を行うことと なる。これとは別の方法として、フレーム反復を行うために、ＰＥＳ層にＤＳＭ （Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｍｅｄｉａ）トリック・モード・フラグＤ ＳＭ ｔｒｉｃｋ ｍｏｄｅ ｆｌａｇを設定し、またプレゼンテーション時間 スタンプ（再生出力時刻管理情報）（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓ ｔａｍｐ）および復号時間スタンプ（復号時刻管理情報）（Ｄｅｃｏｄｅ Ｔｉ ｍｅ Ｓｔａｍｐ）のＰＴＳ／ＤＴＳ値を計算して、各ＴＰ・Ｉフレームがそれ ぞれ所要のフレーム度数だけ発生するようにしてもよい。いずれのフレーム反復 方法でも同じ結果が得られる。しかしながら、この後者の第２の方法では、再生 においてＴＰストリームを余分に処理する必要がなく、従って、ユニット（装置 ）に余分なコストがかからない。但し、この第２の方法では、ＡＴＶ復号器にお いてオプションとしてＤＳＭ ｔｒｉｃｋ ｍｏｄｅ ｆｌａｇが支援（サポー ト）されている必要がある。この第２の方法では、ＡＴＶ復号器においてその分 だけ余分な処理が行われる。いずれのフレーム反復方法についても、ブロック１ ４５、１６０、および１７０において速度に特有のストリームが生成されている 間にその処理が行われる。 上述の本発明によるトリック再生ストリーム生成技術を用いて、７２０×４８ ０ピクセルの空間の空間解像度で、かつ２．０Ｍｂｐｓの実効トリック再生デー タ・レートで、５×、１８×および３５×のトリック再生速度を形成した。その 種々のトリック再生速度を評価した結果は、次のように要約できる。 各トリック再生速度用のデータとして、互いに独立した（個々の）低解像度（ ７２０×１８０ピクセル）のＭＰＥＧコンパチブル・トランスポート・ストリー ムを表わすデータが生成された。 各ＴＰストリームはイントラ符号化フレームだけを含んでおり、従って、同じ トリック再生ストリームを高速順方向ＴＰモードと高速逆方向ＴＰモードの両モ ードで使用することができる。 アスペクト比１６：９を維持するために、実際の空間的画像サイズが７２０× ３８４ピクセルになるようにサンプリングが行われ、ＴＰ画像の上下の残りの領 域は黒くされる。 時間解像度は、一定の３フレーム保持時間を用いて毎秒１０フレームの実効レ ートが得られるようにする。 トリック再生ストリームの各Ｉフレームは、元のストリームから選択されたサ ンプリングされたマクロブロックを含んでいる。ビット・レート２．０Ｍビット ／秒と３フレーム保持時間の設定では、典型的テストデータに対して、選択され たマクロブロック内に大部分のＡＣ係数を残すことができる。 ソース・データ（ｓｏｕｒｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）における動きの量および 画像の複雑さに応じて異なるが、全体的な主観的空間解像度はまずまずの可（ｆ ａｉｒ）のレベルである。ピクチャ・レート１０ｆｐｓにおける時間解像度は良 （ｇｏｏｄ）のレベルである。トリック再生データストリームは、復号化して観 察（観賞）可能または認識可能なトリック再生ビデオ画像を生成することができ 、従ってテープ・サーチ用として許容できるもの（合格レベル）である。 前述した本発明による低解像度リアルタイム形トリック再生モードにおいては 、認識可能な空間的画像が相対的に高い時間解像度で生成される。しかしながら 、既に述べたように、この再生モードは、ＡＴＶ受信機／復号器ユニットが低解 像度で処理動作可能な場合、例えばＣＣＩＲ勧告６０１に従って形成される低解 像度で処理動作可能な場合に用いることができる。しかしながら、低解像度での 処理動作が行えない場合は、元のソースと公称的に同じ空間解像度を有する、即 ち元のソースと同じピクセル総数を有するトリック再生データが生成されること になる。図２は、本発明による、最高解像度のリアルタイム形トリック再生スト リームを生成する典型的なシステムを例示している。３つのトリック再生速度、 ５倍、１８倍、３５倍が例示されている。図２の最高解像度方式（ｓｃｈｅｍｅ ）と図１の低解像度方式とでは、データ抽出および処理ブロック１０５とストリ ーム生成ブロック１５５、１６５、および１７５が異なっている。 ブロック２０、３０、４０、５０、６０、および７０に示されているトランス ポート・ストリーム復号化とイントラ検出の手段は、図１の低解像度ＴＰシステ ムについて説明したのと同様に動作し機能する。低解像度ＴＰシステムについて 説明したように、データ抽出および処理段、ブロック１０５は、トリック再生ス トリームの形成に必要なイントラ情報だけを抽出し、得られるＴＰ・Ｉフレーム の構文上の正しさおよび意味的な正しさを保証するのに必要な何らかの処理を実 行するためのものである。ブロック１０５の機能は、再生されるＩフレームが元 のデータストリームと同じ解像度またはピクセル総数を有する点で、ブロック１ ００の機能と相違する。従って、全てのイントラ・マクロブロックを用いて新し いＴＰ・Ｉフレームが再構成される。ＭＢが削除されないので、ＤＣ変換係数を 再符号化する必要はない。 処理ブロック１０５の主要機能は、トリック再生ビット・レートの制約により 新しいＴＰ・Ｉフレームに収容できないＡＣ係数を各マクロブロックから除去す ることである。この低いＴＰチャンネル・ビット・レート、公称２Ｍビット／秒 の制約上、使用するＡＣ係数の数、即ち空間解像度と、時間解像度、またはトリ ック再生ストリームのフレーム更新レートとの間でレートの配分調整をせざるを 得ない。この空間解像度と時間解像度の間の配分調整（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ：ト レードオフ）は、低解像度ストリームの生成においても必要であった。しかしな がら、最高解像度フレーム、即ち元のソースと同じピクセル総数においては、そ のＤＣ係数のビット数だけでも、低解像度のＴＰフレームでアセンブル（ａｓｓ ｅｍｂｌｅ）されたＡＣ係数とＤＣ係数の全てのビット数よりも多くなりそうで ある。従って、最高解像度のマクロブロックに数個のＡＣ係数だけを含ませるよ うな制限を行うだけでは、時間解像度が問題となる（重大な）低下を来し、即ち フレーム更新時間が長くなり、フレーム反復数が多くなる。従って、最高解像度 トリック再生ストリームにおいて、一定の時間解像度の形成を容易にするために は、システムが各マクロブロックのＤＣ係数だけを用いて全てのＡＣ係数を捨て るようにすればよい。さらに、ＡＣ係数を捨てると、ＤＣ係数だけのＤＰＣＭ値 を可変長復号化すればよいので、処理の複雑さが低下する。図２は、各トリック 再生速度が同じビット・レートを有し、従って、３つのＴＰ速度に対して同じＩ フレーム・メモリを共用することのできるシステムの一例を示している。 前述のように、元のＨＤＴＶビデオ画像がインタレース走査により生成された ものである場合は、動きを含んでいるフィールドの固定化（凍結）によって生じ るインタレースによる“フリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）”を除去するための処理ス テップをオプションとして含ませてもよい。既にその１つの方法を説明した。し かしながら、この一例の高解像度ＴＰシステムはＤＣ変換係数だけを使用するの で、ピクチャ符号化拡張部ｐｉｃｔｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ中のフレーム予測フレームＤＣＴフラグｆｒａｍｅ ｐｒｅｄ ｆｒａｍｅ ｄｃｔ ｆｌａｇを“１”に設定すれば、より簡単でより効率的 な方法が実現できる。このフラグは、全てのＭＢがフレーム符号化され、従って 、“フリッカ”を生じさせ得る前フィールド符号化ブロックがフレーム符号化ブ ロックとして復号化されることを示している。その結果、各フィールドが１つの ブロックの上部分または下部分のいずれかに置かれて、“フリッカ”が除去され る。フレーム予測フレームＤＣＴフラグｆｒａｍｅ ｐｒｅｄ ｆｒａｍｅ ｄ ｃｔ ｆｌａｇを“１”に設定すると、ＤＣＴタイプ・フラグｄｃｔ ｔｙｐｅ ｆｌａｇが存在しなくなるで、このフリッカ除去方法でも、マクロブロック・ モード部ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ ｍｏｄｅｓ ｓｅｃｔｉｏｎ中で用いられるビ ット数を減少させることができる。 再構成されたＴＰ・Ｉフレームは、メモリ１１５中でアセンブルされて、３つ のトリック再生ストリーム生成段、ブロック１５５中に示した５倍速度、ブロッ ク１６５中の１８倍速度、およびブロック１７５中の３５倍速度の各段に結合さ れる。図２の例示的なシステムでは、各トリック再生ストリームが同じ実効ビッ ト・レートを有し、従って、近似的に同じ時間解像度を有するものと仮定してい る。前述のように、全ての各再構成ＴＰ・Ｉフレームが各速度に対して用いられ る訳ではない。しかしながら、ＴＰ・Ｉフレームを使用する上で次の理由による 別の制限を受ける。各ＴＰ・Ｉフレームは同じ個数の係数、例えばＤＣ係数だけ を有するが、ＤＣ係数は可変長符号化されているので、各ＴＰ・Ｉフレームは同 じビット数を持つとは限らない。従って、各トリック再生ストリームに対して時 間解像度または保持時間を一定に固定することはできない。むしろ、フレーム保 持時間は、各ＴＰ・Ｉフレームを符号化または形成するのに必要となるビット数 の場合より時間が僅かに長くなるように変化する。各トリック再生速度に対して 、 それぞれの“ストリーム生成”段１５５、１６５、１７５は、ＴＰ・Ｉフレーム を符号化するのに十分なビットがバッファ１０５に蓄積（累積）されるまで待つ 。その時、バッファに蓄積（累積）されたＴＰ・Ｉフレームが新しいＴＰ・Ｉフ レーム即ち特定のトリック再生速度用にまだ符号化されていないＴＰ・Ｉフレー ムである場合は、そのＴＰ・Ｉフレームは符号化され、使用したビット数が利用 可能なビット数から減算される。仮に各Ｉフレームが同じサイズで、各トリック 再生速度に対して同じ実効ビット・レートが割り当てられるとすると、この方式 （ｓｃｈｅｍｅ）は低解像度のシステムについて説明した方式と同等のものとな り、フレーム・リフレッシュ期間（周期）が全ての速度（ａｌｌ ｓｐｅｅｄｓ ）に対して一定になる。再構成されたＴＰ・Ｉフレームは、メモリ１１５から読 み出され、ストリーム生成器１５５、１６５、および１７５によってパッケージ 化されて、低解像度のシステムについて詳細に説明したのと全く同じ形で、ＭＰ ＥＧコンパチブル・トランスポート・ストリームが生成される。 上述の本発明による最高空間解像度トリック再生ストリーム生成技術は、トリ ック再生速度５×、１８×、および３５×に対して実効トリック再生データ・レ ート２．０Ｍｂｐｓで評価された。その性能は次のように要約できる。 各トリック再生速度に対して、互いに独立した（個々の）ＴＰ・Ｉフレームだ けのＭＰＥＧコンパチブル・トランスポート・ストリームが記録される。 時間解像度は、場面の複雑さに応じて変化し、前述の低空間解像度トリック再 生システムにおける時間解像度より低く、そのフレーム保持時間はより長い。典 型的なソース・データに対して経験した保持時間の平均値および時間変動は、次 の表（テーブル）に示す通りである。 注：全ての速度に対して同じ実効トリック再生ビット・レートが使用されるの で、各速度に対して時間解像度は常に近似したものと（同じでないとしても）な る。 各ＴＰ・ＩフレームはＤＣ係数だけを使用する。 空間解像度の全体的な品質は、ＤＣ係数だけが使用されるので、可の（ｆａｉ ｒ）レベルに過ぎない。時間解像度の品質は、ＴＰ符号化されたデータ内の複雑 さのレベルに応じて劣（ｐｏｏｒ）と可の間の範囲で変化する。しかしながら、 その結果得られるトリック再生画像は、認識可能なもの（ｒｅｃｏｇｎｉｚａｂ ｌｅ）であり、テープ・サーチ用として許容レベルのものである。 リアルタイム形のトリック再生データストリームの生成とプリレコード（予記 録）形の（即ち予め記録される）トリック再生データストリームの生成の間の主 な相違は、消費者用記録装置／再生装置に対して課されたコスト面および複雑さ の排除による制約から生じる。即ち、消費者用ユニットは、通常再生データを記 録している間にトリック再生データ・ストリームを生成して記録し、即ち、トリ ック再生データストリームをリアルタイムで生成しなければならない。一方、プ リレコード形のデータにおけるトリック再生データストリームは、圧縮されたＭ ＰＥＧ符号化ストリームからではなくて、元のピクチャ・ソースから直接生成し てもよい。速度に特有のＴＰデータストリームは、互いに独立の関係で（個々に ）かつ実際の記録イベント（ｅｖｅｎｔ：事象）からも独立して生成することが できる。従って、プリレコード形のトリック再生データは非リアルタイムで生成 され、場合によっては、非標準レートまたは低い（ゆっくりした）フレーム反復 レートで生成することができる。プリレコード形のデータによって達成されるト リック再生の再生画像品質は、もはや消費者用のリアルタイム式の方法における 制約を受けないので、かなり（有意な程度に）高くなる。 本発明によるプリレコード形のＴＰデータを生成する第１の方法では、元のＨ ＤＴＶストリームの解像度に関係なく、例えば７２０×４８０ピクセルの解像度 を有するＣＣＩＲ勧告６０１の空間解像度が得られる。また、本発明による第２ の方法では、元のＨＤＴＶのデータと同じ解像度、即ち同じピクセル総数のトリ ック再生ストリームを生成する。 図３は、本発明による、低解像度のプリレコード形のトリック再生データスト リームを生成する方法を示す一例のブロック図を示している。時間的処理ブロッ ク３０は、元のＨＤＴＶビデオ・マテリアル（ｍａｔｅｒｉａｌ）０９のフォー マットに関係なく、３０Ｈｚの順次（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ：プログレッシブ ）信号３１を生成する時間的サブサンプリング（ｓｕｂｓａｍｐｌｉｎｇ：副サ ンプリング）を実行する。この段の動作は、元のソース・データが５９．９４／ ６０Ｈｚフレーム・レートの順次形であるか、または２９．９７／３０Ｈｚフレ ーム・レートのインタレース形であるかに応じて異なる。順次走査形ソース・デ ータを用いる場合は、フレーム・レートはシーケンスから各２つ目毎（１つ置き ）のフレームを落とすことによって低下させることができる。１つ置き（交互） のフレームを落とすことによって、元のソース・データの時間解像度の半分の時 間解像度を有する順次形シーケンスが得られる。一方、インタレース形のソース ・データを用いる場合は、フレーム・レートは元のものと同じであるが、各フレ ーム中の１フィールドだけが使用される。この処理によって、半分の垂直解像度 および同じフレーム・レートを有する順次シーケンスが得られる。 順次走査フレーム、信号３１は、ブロック４０に結合され、ブロック４０は、 例えばＣＣＩＲ勧告６０１によって規定された解像度を有する低解像度信号を生 成する。各順次走査フレームは、７２０×３８４ピクセルに再サンプリングされ てアスペクト比１６：９が維持され、上下の黒枠でパディング（ｐａｄｄｅｄ） されて、７２０×４８０ピクセルの“レター・ボックス”フォーマットが生成さ れる。 こうして、ＨＤＴＶ信号は、１フレーム・レート３０Ｈｚの順次走査形の低空 間解像度７２０×４８０ピクセルを有する信号４１により表わされる。信号４１ は、速度に応じた時間的サブサンプリングを行うブロッ５０、６０、および７０ に結合される。各トリック再生ストリームが、同じ時間解像度または２フレーム のフレーム保持時間を有し即ち各フレームが、１回反復されるように形成される 。従って、Ｎ倍のトリック再生速度においてはフレーム・レートが３０Ｈｚから ３０／２Ｎ Ｈｚに低下する。従って、その結果得られる記録フレーム・レート は、５×では３０／１０Ｈｚに、１８×では３０／３６Ｈｚに、３５×では３０ ／７０Ｈｚになる。各フレームが２回発生し、また表示レートが３０Ｈｚなので 、場 面の内容の実効速度は各ＴＰ速度において正確に維持される。 時間的サブサンプリング・ブロック５０、６０、および７０はそれぞれ出力ビ ットストリーム５１、６１、および７１を生成し、その各出力ビットストリーム ５１、６１、および７１は、それぞれのＭＰＥＧ符号化器１２０、１３０、およ び１４０に結合されて、ＭＰＥＧコンパチブル・ビットストリームがフォーマッ ト化される。ＭＰＥＧコンパチブル符号化法は各速度に対して同じなので、また プリレコーディングの（予め記録する）環境においてはリアルタイム処理が不要 なので、同じＭＰＥＧ符号化ハードウェアを用いて通常再生ストリームおよび各 トリック再生ストリームを符号化することができる。この共通使用部分は、ＭＰ ＥＧ符号化器ブロック１００、１２０、１３０、および１４０を囲む破線によっ て示されている。時間的にサブサンプリングされたビットストリーム５１、６１ 、および７１はＩフレームとしてＭＰＥＧ符号化される。各Ｉフレームは前述の ようにＰＥＳ層中に位置するＤＳＭトリック再生フラグＤＳＭ ｔｒｉｃｋ ｆ ｌａｇを用いて１回反復される。その結果得られる通常再生速度ＮＰのストリー ム１０１、トリック再生速度５×のストリーム１２１、１８×のストリーム１３ １および３５×のストリーム１４１を表わす各ＭＰＥＧコンパチブル・ストリー ムは、マルチプレクサ１５０によってレコード（記録）フォーマット化されるよ うに結合される。マルチプレクサ１５０は、効率的に種々のＭＰＥＧストリーム の間の選択を行って、記録再生システム２１０による記録処理およびテープ２２ ０への書き込みに適した同期ｓｙｎｃブロック・フォーマット信号２００を生成 する。先に説明したように、所定の各ＴＰ速度の使用を実現するために、速度に 特有のＴＰデータを記録トラック内の特定の同期ブロック位置に位置合わせして 記録する。従って、マルチプレクサ１５０は、記録トラック内の特定の同期ブロ ック位置に記録された速度特有のＴＰ・Ｉフレーム・データの位置を求めるため の同期ブロック信号２００をフォーマット化する。この特定の位置を用いること によって種々の特有のＴＰ速度での再生が容易になる。 図６は、本発明による、図３の非リアルタイム形“トリック再生”装置の別の 構成を例示する部分ブロック図である。速度に特有の処理を施されたＴＰ信号５ １、６１、および７１はメモリ５２０、５３０、および５４０に結合される。こ のメモリ５２０、５３０、および５４０は、それぞれ５倍、１８倍および３５倍 に処理されたディジタル画像信号を記憶する。この記憶用のメモリは、ディスク または磁気テープ等の記録／読出しシステムにより与えられる。また、元のＨＤ ＴＶ信号０９はメモリ（蓄積装置）５００に記憶される。プリレコードされた（ 予め記録された）メディアまたはテープの形成は、種々の蓄積ディジタル信号源 間の順次選択によって容易になり、符号化器１００によりＭＰＥＧ符号化され、 そのメディアに記録される出力信号が形成される。マルチプレクサ１５０は、種 々のディジタル信号源間の選択を行うように制御されて、ＭＰＥＧ符号化用の出 力信号を形成する。ＭＰＥＧ符号化信号２００は、１つの記録内容が通常再生速 度とトリック再生速度で再生されるように構成または配置された種々の信号成分 を有する。従って、本発明による図６の構成によって、非リアルタイムで、通常 再生およびトリック再生の両ディジタル信号源を互に独立に（個々に）生成して 、ＭＰＥＧコンパチブル・ビットストリームとして符号化することができる。 本発明による別の構成がブロック６００に例示されており、ブロック６００は 、ＭＵＸ１５０により生成されマルチプレクスされた通常再生およびトリック再 生のＭＰＥＧ符号化データストリームに対して用いられる別の構成である。ブロ ック６００の別のシステムは、ＭＰＥＧ符号化データストリーム２００、記録装 置２１０、フォーマット制御信号ＦＭＴ ＣＴＬ、復号器０７および表示手段３ ００に代替するものである。ブロック６００において、ＭＰＥＧ符号化データス トリーム２０２は送信機４００に伝送され、復号器０７と表示手段３００に結合 される。ユーザ観察用表示手段３００は、観察中のデータを進めるためにマルチ プレクサ１５０に伝送される遠隔制御指令ＲＥＭ ＣＴＲＬを選択して、その指 令を起動させることができる。マルチプレクサ１５０は、ユーザの遠隔制御指令 に応答して、例えば５倍速度ビットストリーム５２１を選択して、これをＭＰＥ Ｇ符号化とその後の伝送、復号化および表示を行うように結合させる。同様に、 ユーザは、例えば５倍速度で逆方向で観察するように選択することもできる。こ の選択は５倍再生速度メモリ５２０を逆方向に読むことによって容易に行われる 。従って、ブロック６００の構成では、ユーザの制御により通常再生およびトリ ック再生の各ＭＰＥＧ符号化データストリーム間の選択が行われる。 図７は、本発明による、図３の非リアルタイム形“トリック再生”装置の別の 構成例を示す部分ブロック図である。図７において、通常再生およびトリック再 生処理されたディジタル信号０９、５１、６１、および７１は、符号化器１００ によってＭＰＥＧコンパチブル・ビットストリームの形に符号化するように結合 される。非リアルタイム信号処理およびプリレコード形データの生成またはプリ レコードされたマテリアルの作成の場合、信号０９、５１、６１、および７１は 別々に個々に取り出されて、単一の符号化器１００によってＭＰＥＧ符号化する ように結合される。個々に符号化されたＭＰＥＧビットストリーム１０１、１２ １、１３１、および１４１は、それぞれ通常再生、５×、１８×および３５×の 各ビットストリーム用のメモリ５５０、５６０、５７０、および５８０に記憶さ れる。蓄積メモリ５５０、５６０、５７０、および５８０は、固体、ディスクま たは磁気の記録媒体で形成され、マルチプレクサ１５０に結合される出力信号５ ０１、５２１、５３１、および５４１を供給する。マルチプレクサ１５０は、記 録装置２１０に応答して制御され、通常再生速度と所定の“トリック再生”速度 で再生を行うようにフォーマット化されたＭＰＥＧコンパチブル・レコード・ビ ットストリームを生成する。 本発明による別の構成がブロック６００に例示されており、このブロック６０ ０は、ＭＵＸ１５０により生成されマルチプレクスされた通常再生およびトリッ ク再生のＭＰＥＧ符号化データストリームに対して用いられる別の構成が示され ている。ブロック６００の別のシステムは、ＭＰＥＧ符号化データストリーム２ ００、記録装置２１０、フォーマット制御信号ＦＭＴ ＣＴＬ、復号器１７、お よび表示手段３００に代替するものである。ブロック６００において、ＭＰＥＧ 符号化データストリーム２０２は、送信機４００に伝送されて復号器０７と表示 手段３００に結合される。ユーザ観察用表示手段３００は、観察中のデータを進 めるためにマルチプレクサ１５０に伝送する遠隔制御指令ＲＥＭ ＣＴＲＬを選 択して、その指令を開始させることができる。マルチプレクサ１５０は、ユーザ の遠隔制御指令に応答して、例えば５倍速度ビットストリーム５２１を選択して 、これをＭＰＥＧ符号化とその後の伝送、復号および表示を行うように結合させ る。同様に、ユーザは、例えば５倍速度で逆方向で観察するように選択すること もで きる。この選択は５倍再生速度メモリ５２０を逆方向に読むことによって容易に 行われる。従って、ブロック６００の構成では、ユーザの制御によって通常再生 およびトリック再生の各ＭＰＥＧ符号化データストリーム間の選択が行われる。 図３に示し先に説明した典型例の低空間解像度ＴＰシステムによって、リアル タイムで生成されたトリック再生ストリームから得られる品質に比べてかなり（ 有意な程度）高いトリック再生品質が形成される。その結果は次のように要約で きる。 記録動作の間、各トリック再生速度に対して、互いに独立してＩフレームだけ の低解像度（７２０×４８０ピクセル）ＭＰＥＧコンパチブル・ストリームがテ ープに書き込まれる。 実際の空間画像サイズは、“レター・ボックス”フォーマットにおいて、１６ ：９のアスペクト比を維持するための７２０×３８４ピクセルである。 時間解像度は、各トリック再生速度に対して実効１５フレーム／秒であり、良 〜優（ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）の品質を形成し、その品質は各速度に対して一定に 維持される。 ２．０Ｍｂｐｓのデータ・レートと７２０×４８０ピクセルの解像度によって 形成される空間解像度は、ソース・マテリアルの複雑さに応じて良〜非常に良で ある。 全体的にこの方式（ｓｃｈｅｍｅ）で得られるトリック再生画像品質は非常に 高い。 図３に示し先に説明した低解像度のプリレコード形トリック再生システムは、 良の品質の空間画像を相対的に高い時間解像度で生成する。しかしながら、その ような低解像度方法は、ＡＴＶ復号器／受信機ユニットが低解像度表示フォーマ ットを支援できる場合にだけ使用できる。 図４は、本発明による、トリック再生速度を５×、１８×、および３５×とし た場合の最高解像度のプリレコード形トリック再生ストリームを生成するシステ ムの典型例のブロック図である。前述したように、プリレコード形トリック再生 データストリームは、元の未圧縮のソース・データ（ｓｏｕｒｃｅ ｍａｔｅｒ ｉａｌ）から生成することができる。図４は、通常再生およびトリック再生のビ ットストリームの生成を示しているが、それらは互いに独立に、ＨＤＴＶソース ・データから直接生成される。このシステムは最高解像度を形成するので、空間 的サブサンプリングは必要でなく、従って、必要な処理は図３に示された処理よ り少ない。元の未圧縮のソース・データを用いると、符号化ストリームの中のＩ フレームを選択することなく、イントラ符号化すべきフレームをトリック再生速 度に確実に適合するように選択することができる。また、ユーザにとってより快 適である一定の時間的リフレッシュ・レートを維持することができる。 図示のように、元のＨＤＴＶビデオ信号０９はＭＰＥＧ符号化器１００に結合 され、ＭＰＥＧ符号化器１００は通常再生速度処理用のＭＰＥＧストリーム１０ １を生成する。また、信号０９は、それぞれブロック５５、６５、および７５に おいて時間的サブサンプリングを行うように結合される。Ｎ倍のトリック再生速 度に対して符号化に用いるＮ個目毎のソース・フレームだけが使用される。しか しながら、許容できる空間解像度を形成するには、空間解像度と時間解像度の間 の望ましい妥当なレート配分の仕方に応じて、符号化に用いる実際のフレームは ほぼ５Ｎ個目または８Ｎ個目毎のフレームである。従って、フレーム保持時間ま たは時間解像度は、先に述べたリアルタイム形式の最高解像度システムのフレー ム保持時間または時間解像度と同程度になる。 フレーム保持時間またはフレーム更新時間をＮ倍のトリック再生速度の各々に 対して、例えば５Ｎ個目毎のフレームに選択して、各ＴＰ速度に対するＨＤＴＶ ストリームの信号０９の時間的サブサンプリングを行う。５倍のＴＰストリーム はブロック５５で生成され、ブロック５５は、１／５Ｎまたは１／２５の比率ま たは係数（ｆａｃｔｏｒ：ファクタ）で時間的サブサンプリングを行い、即ち２ ５フレーム中の１フレームを選択して、出力信号５６を生成する。同様に、１８ 倍のＴＰストリームはブロック６５で生成され、ブロック６５は、１／５Ｎまた は１／９０の比率で時間的サブサンプリングを行い、出力信号６６を生成する。 また、３５倍のＴＰストリームはブロック７５で生成され、ブロック７５は、１ ／５Ｎまたは１／１７５の比率で時間的サブサンプリングを行い、出力信号７６ を生成する。この３つのサブサンプリングされたＴＰビットストリーム信号５６ 、６６、７６は、それぞれ符号化ブロック１２０、１３０、および１４０でＭＰ Ｅ Ｇ符号化されるように結合される。 ＭＰＥＧコンパチブル符号化は各速度について同じであるから、またプリレコ ーディングの（予め記録を行う）環境においてはリアルタイム処理は不要なので 、同じＭＰＥＧ符号化ハードウェアを用いて通常再生ストリームおよび各トリッ ク再生ストリームを符号化できる。この共通使用部分は、ＭＰＥＧ符号化器ブロ ック１００、１２０、１３０、および１４０を囲む破線により示されている。時 間的にサブサンプリングされたビットストリーム５６、６６、および７６はＩフ レームの形にＭＰＥＧ符号化される。フレーム更新時間は各トリック再生ストリ ームについて一定なので、各Ｉフレームに対して割り当てられるビット数も一定 である。そのフレーム保持時間またはＩフレーム反復は、前述のようなＤＳＭト リック再生フラグＤＳＭ ｔｒｉｃｋ ｐｌａｙ ｆｌａｇを用いて実現される 。この結果得られる、通常再生速度ＮＰのストリーム１０１、トリック再生速度 ５×のストリーム１２１、１８×のストリーム１３１、および３５×のストリー ム１４１を表わす各ＭＰＥＧトランスポート・ストリームは、マルチプレクサ１ ５０によりレコード・フォーマット化されるように結合される。マルチプレクサ １５０は効率的に種々のＭＰＥＧストリームの間の選択を行って、記録再生シス テム２１０による記録処理およびテープ２２０への書き込みに適した同期ｓｙｎ ｃブロック・フォーマット信号２００を生成する。先に説明したように、所定の 各ＴＰ速度を実現するために、速度の特有のＴＰデータを記録トラック内の特定 位置に位置合わせしまたは記録する。従って、マルチプレクサ１５０は、特定の 同期ｓｙｎｃブロック位置に記録された速度特有のＴＰ・Ｉフレーム・データの 位置を求めるための同期ｓｙｎｃブロック信号２００をフォーマット化する。こ の特定の位置を用いることにより種々の特有のＴＰ速度での再生が容易になる。 また、本発明による図６および図７の構成は、図４の非リアルタイム式の“ト リック再生”の生成の構成にも適用できる。前述のように、図６および図７の構 成によって、通常再生およびトリック再生のディジタル信号を非リアルタイムで 互いに独立に生成し、ＭＰＥＧコンパチブル・ビットストリームへの符号化を行 うことが容易になる。 図７の蓄積および検索用メモリ５５０、５６０、５７０、および５８０は、図 示のようにＭＰＥＧコンパチブル出力信号５０１、５２１、５３１、および５４ １を生成し、この信号がマルチプレクサＭＵＸ１５０を介して結合される。本発 明による別の実施形態においては、ＭＵＸ１５０によって生成されたＭＰＥＧ出 力ストリーム２００は、ユーザの表示手段に分配するための伝送システムに結合 される。マルチプレクサＭＵＸ１５０は、ユーザの指令に応答して、メモリに生 成された各ＭＰＥＧコンパチブル出力信号の間の選択を行うように制御される。 例えば、通常速度で番組（プログラム）を見ようとするユーザは、ビットストリ ーム信号５０１を受信して復号化するようにする。ユーザは、例えば５倍速のＭ ＰＥＧビットストリームの観察（表示）を遠隔的に選択して番組を進めまたは早 送りする。ユーザが５×再生用の遠隔的指令を与えるとマルチプレクサ１５０が ＭＰＥＧビットストリーム５２１を選択し、それがユーザに対して出力される。 最高空間解像度および時間解像度を維持するという制約があるために、そのト リック再生品質は最高解像度のリアルタイムの方法により達成されるトリック再 生品質に非常に近くなる。しかしながら、このプリレコーディング方法（予め記 録する方法）にはフレーム保持時間が一定であるという利点がある。前述のトリ ック再生ストリーム生成技術によって、最高解像度および実効トリック再生ビッ ト・レート２．０Ｍｂｐｓでトリック再生速度５×、１８×、および３５×が形 成される。その性能は次のように要約できる。 記録動作の間、各トリック再生速度に対して、互いに独立したＩフレームだけ のＭＰＥＧストリームがテープに書き込まれる。 空間解像度はソース・データと同じである。 時間解像度は５フレーム保持時間に固定される。 各Ｉフレームでは全てのＤＣ係数と幾つかのＡＣ係数とが用いられる。 全体的な空間的品質は可（ｆａｉｒ）のレベルである。復元されたトリック再 生画像は、認識可能なものであり、テープ・サーチ用として許容レベルのもので ある。 次の表は前述の本発明による種々の方法によって達成されるトリック再生品質 を要約したものである。 前述の制約を考慮して、低解像度トリック再生データを用いることにより、リ アルタイム形およびプリレコード形のデータ（ｍａｔｅｒｉａ：マテリアル）に おいて最高のトリック再生品質が達成できる。しかしながら、そのＡＴＶ受信機 ／復号器は低解像度モードの使用を支援するものでなければならない。最高解像 度トリック再生モードを用いる場合には、種々のパラメータを調整することによ り、得られる品質を改善することができる。例えば、各トリック再生速度に対し て利用可能な実効ビット・レートを上げることによって解像度を上げることがで きる。しかしながら、最低ビット・レートとして約２．０Ｍｂｐｓが要求される 。設定される“トリック再生”速度の数を減少させ、例えば正逆の各方向にそれ ぞれ２つの速度とすると、残りの各速度に対する実効ビット・レートは増大する 。実効的時間解像度またはフレーム反復数は時間解像度と空間解像度の間の配分 調整の結果に応じて決められる。従って、所望の適用例に応じていずれかのパラ メータを最適化すればよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つの速度より多い速度で再生を行うことを容易にするＭＰＥＧコンパチ ブル・ディジタル画像を表わす信号を生成して記録する方法であって、 ａ）ディジタル画像を表わす信号（０９）を受け取るステップと、 ｂ）トリック再生速度に関連したレートで上記ディジタル画像を表わす信号を 時間的にサブサンプリングするステップと、 ｃ）上記時間的にサブサンプリングされた信号（５６、６６、７６）を符号化 して、ＭＰＥＧコンパチブルのトリック再生信号（１２１、１３１、１４１）を 生成するステップと、 ｄ）上記ディジタル画像を表わす信号（０９）を符号化して、通常再生ＭＰＥ Ｇコンパチブル信号（１０１）を生成するステップと、 ｅ）上記トリック再生ＭＰＥＧコンパチブル信号（１２１、１３１、１４１） と上記通常再生ＭＰＥＧコンパチブル信号（１０１）の間の選択を行って、レコ ード・フォーマット化ビットストリーム（２００）を生成するステップと、 ｆ）上記レコード・フォーマット化ビットストリーム（２００）を記録するス テップ（２１０）と、 を含む方法。 ２．上記トリック再生ＭＰＥＧコンパチブル信号（１２１、１３１、１４１） がＩフレームを含むものである、請求項１に記載の方法。 ３．上記トリック再生ＭＰＥＧコンパチブル信号（１２１、１３１、１４１） は、記録されるときに、上記トリック再生ＭＰＥＧコンパチブルのビットストリ ーム（１２１、１３１、１４１）が上記トリック再生速度で再生されるような上 記レコード・フォーマット化ビットストリーム（２００）の形で発生するように 選択される、請求項１に記載の方法。 ４．上記Ｉフレームが少なくともＤＣ離散コサイン変換係数とＡＣ離散コサイ ン変換係数を含む、請求項２に記載の方法。 ５．上記時間的サブサンプリングが所定のフレーム反復レートにより決まるレ ートで生じる、請求項１に記載の方法。 ６．上記Ｉフレームを反復するために、上記ＭＰＥＧコンパチブル・トリック 再生信号（１２１、１３１、１４１）のパケッタイズド・エレメンタリ・ストリ ーム層にＤＳＭ ｔｒｉｃｋ ｐｌａｙ ｆｌａｇを設定するステップを含む、 請求項２に記載の方法。 ７．１つの速度より多い速度で再生を行うことを容易にするようにレコード・ フォーマット化を行うためのＭＰＥＧコンパチブル・ディジタル画像を表わす信 号を生成する方法であって、 ａ）ディジタル画像を表わす信号（０９）を受け取るステップと、 ｂ）上記ディジタル画像を表わす信号（０９）を時間的にサブサンプリングし て（５５、６５、７５）、トリック再生速度に関連したフレームレートを有する 信号（５６、６６、７６）を発生するステップと、 ｃ）上記トリック再生速度に関連した上記フレームレートを有する上記信号（ ５５、６６、７６）を符号化して（１００）記憶し（５６０、５７０、５８０） 、トリック再生速度ＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１、５３１、５４１）を生 成するステップと、 ｄ）上記ディジタル画像を表わす信号（０９）を符号化して（１００）記憶し て、通常再生速度のＭＰＥＧコンパチブル信号（５０１）を生成するステップと 、 ｅ）上記記憶されたトリック再生速度および通常再生速度のＭＰＥＧコンパチ ブル信号（５０１、５２１、５３１、５４１）を取り出すステップと、 ｆ）上記取り出されたトリック再生速度のＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１ 、５３１、５４１）と上記取り出された通常再生速度のＭＰＥＧコンパチブル信 号（５０１）の間の選択を行って、上記通常再生速度および上記トリック再生速 度で再生を行うことを容易にするフォーマット化ビットストリーム（２００）を 生成するステップと、 ｇ）上記フォーマット化ビットストリーム（２００）を記録するステップと、 を含む方法。 ８．上記トリック再生速度のＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１、５３１、５ ４１）は記録されるときに、上記トリック再生速度のＭＰＥＧコンパチブルのビ ットストリーム（５２１、５３１、５４１）が上記トリック再生速度で再生され るような上記レコード・フォーマット化ビットストリーム（２００）の形で発生 するように選択される、請求項７に記載の方法。 ９．上記選択するステップは、上記フォーマット化ビットストリーム（２００ ）を 記録するレコーダ（２１０）からみ得られるフォーマット化制御信号（Ｆ ＭＴ ＣＴＲＬ）に応答して制御される、請求項８に記載の方法。 10．１つの速度より多い速度で再生を行うことを容易にするためにＭＰＥＧコ ンパチブル・ディジタル画像を表わす信号を導出して記録する方法であって、 ａ）ディジタル画像を表わす信号（０９）を受け取るステップと、 ｂ）上記ディジタル画像を表わす信号を時間的にサブサンプリングして（５５ 、６５、７５）、トリック再生速度に関連したフレームレートを有する信号を発 生するステップと、 ｄ）上記トリック再生速度に特有の信号（５６、６６、７６）をＭＰＥＧ符号 化して（１００）記憶して（５６０、５７０、５８０）、トリック再生速度に特 有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１、５３１、５４１）を生成するステップ と、 ｅ）上記ディジタル画像を表わす信号（０９）を符号化して（１００）記憶し て（５５０）、通常再生速度に特有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５０１）を生 成するステップと、 ｆ）上記トリック再生速度に特有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１、５３ １、５４１）を記憶手段から読み出すステップと、 ｇ）上記通常再生速度に特有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５０１）を記憶手 段から読み出すステップと、 ｈ）ユーザ制御指令（ＲＥＭ ＣＴＲＬ）に応答して、上記トリック再生速度 に特有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５２１、５３１、５４１）と上記通常再生 速度に特有のＭＰＥＧコンパチブル信号（５０１）の間の選択を行って、ＭＰＥ Ｇコンパチブル信号（２０２）を出力し、上記通常再生速度および上記トリック 再生速度で上記ディジタル画像を表わす信号（２０２）を観察することを容易に するように復号化する（０７）ステップと、 を含む方法。