JPH057356A - Image recording/reproducing device - Google Patents
Image recording/reproducing deviceInfo
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- JPH057356A JPH057356A JP15681791A JP15681791A JPH057356A JP H057356 A JPH057356 A JP H057356A JP 15681791 A JP15681791 A JP 15681791A JP 15681791 A JP15681791 A JP 15681791A JP H057356 A JPH057356 A JP H057356A
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- Japan
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- frame
- moving image
- circuit
- data
- encoded
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- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は静止画および動画をデー
タ圧縮して記録し、再生表示する画像記録再生装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image recording / reproducing apparatus for compressing and recording still images and moving images, and reproducing and displaying them.
【0002】[0002]
【従来の技術】パーソナルコンピューター上で、テキス
トデータのほか画像信号、音声信号といった多種の情報
を自由に扱える、いわゆるマルチメディアが使用される
ようになっている。このような装置では、画像としては
静止画像および動画像の双方が扱えることが望ましい。
また、画像をデジタルデータとして記憶する場合、その
データ量は膨大なものとなる。そこで、多くの画像情報
を限られた記憶容量の範囲で記録しようとするには、画
像信号に対し何らかの圧縮を行なう必要がある。高能率
な画像データの圧縮方式として、直交変換と可変長符号
化を組み合わせた符号化方法が広く知られている。たと
えば、静止画圧縮方式の国際標準として検討されている
方式(JPEG方式)の概略は次のようなものである。
まず画像データを所定の大きさのブロック(8×8の画
素よりなるブロック)に分割し、分割されたブロック毎
に直交変換として2次元のDCT(離散コサイン変換)
を行なう。次に各周波数成分に応じた線形量子化を行な
い、この量子化された値に対し可変長符号化としてハフ
マン符号化を行なう。この時、直流成分に関しては近傍
ブロックの直流成分との差分値をハフマン符号化する。
交流成分はジグザグスキャンと呼ばれる低い周波数成分
から高い周波数成分へのスキャンを行ない無効(値が
0)の成分の連続する個数とそれに続く有効な成分の値
との組に対してハフマン符号化を行なう。2. Description of the Related Art On a personal computer, so-called multimedia has come to be used which can freely handle various kinds of information such as image signals and voice signals in addition to text data. In such an apparatus, it is desirable that both still images and moving images can be handled as images.
Further, when an image is stored as digital data, the amount of data becomes enormous. Therefore, in order to record a large amount of image information in a limited storage capacity range, it is necessary to perform some compression on the image signal. As a highly efficient compression method of image data, an encoding method combining orthogonal transformation and variable length encoding is widely known. For example, the outline of a method (JPEG method) being studied as an international standard of a still image compression method is as follows.
First, image data is divided into blocks of a predetermined size (blocks of 8 × 8 pixels), and each divided block is subjected to a two-dimensional DCT (discrete cosine transform) as orthogonal transformation.
Do. Next, linear quantization is performed according to each frequency component, and Huffman coding is performed on this quantized value as variable length coding. At this time, with respect to the DC component, the difference value from the DC component of the neighboring block is Huffman coded.
The AC component is scanned from a low frequency component to a high frequency component called a zigzag scan, and Huffman coding is performed on a set of a continuous number of invalid (value 0) components and a value of the following valid component. ..
【0003】また動画圧縮方式としては、MPEG方式
が国際標準として検討されている。即ちこの方式では、
フレーム内圧縮(静止画としての圧縮)とフレーム間圧
縮(連続するフレーム間の予測を用いた圧縮)とを組み
合わせている。フレーム内圧縮では基本的にはさきに述
べたJPEG方式と同様に、直交変換と可変長符号化と
を組み合わせて符号化する。このような静止画としての
圧縮をおこなうフレームをコアフレームと称し、連続す
るフレーム間に適当な間隔で配置する。このようなフレ
ームをIピクチャーと称する。As the moving picture compression method, the MPEG method is under study as an international standard. That is, in this method,
Intra-frame compression (compression as a still image) and inter-frame compression (compression using prediction between consecutive frames) are combined. In the intraframe compression, basically, similar to the JPEG method described above, the orthogonal transformation and the variable length coding are combined to perform the coding. A frame on which such a still image is compressed is called a core frame, and is arranged at an appropriate interval between consecutive frames. Such a frame is called an I picture.
【0004】一方、フレーム間圧縮では、近くの参照フ
レームから予測値を算出し、符号化しようとするフレー
ムとその予測値との差を直交変換と可変長符号化とを組
み合わせて符号化する。近くのフレームから予測値を求
めるには、画面の動きを検出して予測することがおこな
われる。即ち、参照フレームと符号化フレームとを、所
定の大きさのブロック毎に最も似かよう位置関係を求
め、その位置ずれを動きベクトルとする。動きベクトル
も符号の一部として符号化される。On the other hand, in inter-frame compression, a predicted value is calculated from a nearby reference frame, and the difference between the frame to be coded and the predicted value is coded by combining orthogonal transformation and variable length coding. In order to obtain a predicted value from nearby frames, it is necessary to detect the motion of the screen and make a prediction. That is, the positional relationship between the reference frame and the coded frame is determined so as to be most similar for each block having a predetermined size, and the positional deviation is used as a motion vector. The motion vector is also encoded as part of the code.
【0005】参照フレームとして過去のフレームだけで
なく、未来のフレームを用いる方式がある。つまり動き
補償フレーム予測として過去のフレームによるフォワー
ド予測、未来のフレームによるバックワード予測、さら
に両者の平均値予測の三種類の予測方法が考えられる。
MPEG方式では、フォワード予測によるフレーム(P
ピクチャー)と、フォワード予測、バックワード予測、
両者の平均値予測の三つの予測値の中から最適の予測を
選択して用いるフレーム(Bピクチャー)とを用いてい
る。There is a method of using not only past frames but future frames as reference frames. That is, three types of prediction methods are conceivable as motion-compensated frame predictions: forward prediction by past frames, backward prediction by future frames, and average value prediction of both.
In the MPEG system, a frame (P
Picture), forward prediction, backward prediction,
A frame (B picture) is used that selects and uses the optimum prediction from the three prediction values of both average value predictions.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、マル
チメディアに用いられる画像記録再生装置においては、
高能率で画像データの圧縮が行なえることが望まれる。
このような要求を満たす圧縮方式として上述のJPEG
方式とMPEG方式がある。しかしながら、この静止画
像に対する符号化方式と動画像に対する符号化方式とは
その基本部分は共通するものの、両者の変換を行うこと
は考慮されていない。このため、たとえば動画として符
号化した画像は動画としてしか再生できず、動画中のあ
るコマを静止画として抜き取り、編集・記録・再生する
ようなことは不可能であった。これは、本来多種の情報
を自由に扱えるというマルチメディアの利点を損なうも
のである。As described above, in the image recording / reproducing apparatus used for multimedia,
It is desired that image data can be compressed with high efficiency.
The above-mentioned JPEG is used as a compression method satisfying such requirements.
There are methods and MPEG methods. However, although the coding method for the still image and the coding method for the moving image have the same basic parts, the conversion between the two is not considered. Therefore, for example, an image encoded as a moving image can be reproduced only as a moving image, and it is impossible to extract a frame in the moving image as a still image and edit / record / reproduce it. This impairs the advantage of multimedia, which is originally capable of handling various kinds of information freely.
【0007】そこで、本発明の目的とするところは、こ
のような欠点を除き、符号化された動画像を静止画像デ
ータとして変換でき、編集・再生や共通の媒体への記録
などを行うことができる画像記録再生装置を提供するこ
とにある。Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above drawbacks and to convert encoded moving images into still image data so that they can be edited / played back and recorded on a common medium. An object of the present invention is to provide an image recording / reproducing device capable of performing the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の画像記録再生装置は、動画像信号を入力
する動画入力手段と、入力された動画像信号を高能率符
号化によりデータ圧縮するデータ圧縮手段と、符号化さ
れた動画像信号と符号化された静止画像信号とを記録す
る記録手段と、符号化された動画像信号と符号化された
静止画像信号とを復号する伸張手段と、符号化された動
画像信号を静止画像信号に変換する変換手段とを備え、
動画像信号のコアフレームを符号化する際に、静止画の
符号化と同じ方式により符号化する。In order to achieve the above object, the image recording / reproducing apparatus of the present invention uses a moving image input means for inputting a moving image signal and a high efficiency encoding of the input moving image signal. Data compression means for data compression, recording means for recording the encoded moving image signal and the encoded still image signal, and decoding the encoded moving image signal and the encoded still image signal Decompressing means and conversion means for converting the encoded moving image signal into a still image signal,
When the core frame of the moving image signal is encoded, it is encoded by the same method as the encoding of the still image.
【0009】[0009]
【作用】すなわち、本発明においては、動画像信号のコ
アフレ−ムを符号化する際に、静止画の符号化と同じ方
式により符号化して、フォ−マット変換により静止画デ
−タを得るものである。That is, in the present invention, when the core frame of a moving picture signal is coded, it is coded by the same method as the coding of a still picture, and still picture data is obtained by format conversion. Is.
【0010】[0010]
【実施例】以上の原理を用いた本発明の実施例を説明す
る。図1に本発明による画像記録再生装置を備えたマル
チメディアシステムの構成図を示す。1は画像データが
記録されるメモリで、磁気ディスク記録装置により構成
される。2は画像データを圧縮する符号化回路、3は圧
縮された動画像データを伸張する復号化回路、4はフォ
ーマット変換回路、5は画像を表示するモニタである。EXAMPLE An example of the present invention using the above principle will be described. FIG. 1 shows a block diagram of a multimedia system including an image recording / reproducing apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a memory in which image data is recorded, which is composed of a magnetic disk recording device. Reference numeral 2 is an encoding circuit for compressing image data, 3 is a decoding circuit for expanding compressed moving image data, 4 is a format conversion circuit, and 5 is a monitor for displaying an image.
【0011】符号化回路2は図2に示すように、動画像
信号が入力される入力端子20、アナログ信号をデジタ
ル信号に変換するA/D変換器21、デジタル化された
信号を記憶するフレームメモリ22、符号量予測回路2
3、減算回路24、DCT量子化回路25、ハフマン符
号化回路26、フレーム間予測回路27、適応選択回路
28、逆量子化IDCT回路29、バッファメモリ30
とを備える。符号量予測回路23は符号化されるフレー
ムの発生符号量を算出し、これをもとに量子化幅を設定
するものである。直交変換(DCT)量子化回路25
は、フレームメモリ22から出力されるブロック化処理
された画像データを、各ブロックごとに直交変換として
DCTを行ない、さらに各周波数成分ごとに予め設定さ
れた各周波数成分毎の量子化幅を用いて線形量子化を行
なう。ハフマン符号化回路26は、量子化された変換係
数をハフマン符号化するものである。フレーム間予測回
路27は参照フレームと符号化フレームとの間の動きベ
クトルを求める。適応選択回路28は符号化するフレー
ムの種類(I、P、Bピクチャー)に応じて参照フレー
ムを選択する。逆量子化IDCT回路29は量子化され
たDCT係数を代表値に変換し、さらに逆DCT変換を
行って画像データを復元する。バッファメモリ30はハ
フマン符号化されたデータを蓄積する。As shown in FIG. 2, the encoding circuit 2 has an input terminal 20 for inputting a moving image signal, an A / D converter 21 for converting an analog signal into a digital signal, and a frame for storing a digitized signal. Memory 22, code amount prediction circuit 2
3, subtraction circuit 24, DCT quantization circuit 25, Huffman coding circuit 26, inter-frame prediction circuit 27, adaptive selection circuit 28, inverse quantization IDCT circuit 29, buffer memory 30
With. The code amount prediction circuit 23 calculates the generated code amount of the frame to be encoded, and sets the quantization width based on this. Orthogonal transform (DCT) quantization circuit 25
Performs DCT on the block-processed image data output from the frame memory 22 as an orthogonal transform for each block, and further uses a quantization width preset for each frequency component for each frequency component. Performs linear quantization. The Huffman coding circuit 26 is for Huffman coding the quantized transform coefficient. The inter-frame prediction circuit 27 determines a motion vector between the reference frame and the encoded frame. The adaptive selection circuit 28 selects a reference frame according to the type of frame to be encoded (I, P, B picture). The inverse quantization IDCT circuit 29 converts the quantized DCT coefficient into a representative value, and further performs inverse DCT conversion to restore the image data. The buffer memory 30 stores Huffman-encoded data.
【0012】以上のように構成された画像記録再生装置
の動作について説明する。たとえばテレビカメラから動
画の映像信号が入力端子20に入力され、A/D変換器
21によりデジタル信号に変換されてフレームメモリ2
2に記憶される。記憶された画像データはフレームメモ
リ22から8×8のサイズにブロック化処理が行なわれ
て減算回路24に入力される。コアフレームについては
ここで0が減算され(すなわち原信号のまま)DCT量
子化回路25に出力される。DCT量子化回路25で
は、各ブロックごとにDCTが行なわれた後、各周波数
成分毎の量子化幅を用いて線形量子化が行なわれる。こ
こで量子化幅としては、バッファメモリ30に蓄積され
るデータ量情報に応じて、データの過不足が生じないよ
うに、符号量予測回路23による予測値が用いられる。
符号量予測回路23ではフレームメモリ22からのデー
タに対しアクティビティ(高周波成分量を示すパラメ
タ)を求める。アクティビティは符号量と相関があるた
め、この値からデータを過不足なく符号化するための最
適な量子化幅が設定され、使用される。The operation of the image recording / reproducing apparatus configured as described above will be described. For example, a video signal of a moving image is input to the input terminal 20 from a television camera, converted into a digital signal by the A / D converter 21, and then the frame memory 2
Stored in 2. The stored image data is block-processed into a size of 8 × 8 from the frame memory 22 and input to the subtraction circuit 24. For the core frame, 0 is subtracted (that is, the original signal remains unchanged) and is output to the DCT quantization circuit 25. In the DCT quantization circuit 25, after performing DCT for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. Here, as the quantization width, a prediction value by the code amount prediction circuit 23 is used according to the data amount information accumulated in the buffer memory 30 so that excess or deficiency of data does not occur.
The code amount prediction circuit 23 obtains an activity (parameter indicating the amount of high frequency component) for the data from the frame memory 22. Since the activity has a correlation with the code amount, the optimum quantization width for encoding the data without excess or deficiency is set and used from this value.
【0013】量子化された変換係数は、ハフマン符号化
回路26によりハフマン符号化される。この時、直流成
分DCに関しては、近傍ブロックの直流成分との差分値
をそのビット長に応じてグループ化し、そのグループを
示すハフマン符号化と差分値とを合わせて符号化データ
とする。交流成分ACはジグザグスキャンと呼ばれる低
い周波数成分から高い周波数成分へのスキャンを行な
い、値が0の成分の連続する個数(零のラン数)と、そ
れに続く値が0でない成分の値のグループ番号との組に
対しハフマン符号化が行なわれ、得られた符号語と付加
ビットを合わせて符号化データとする。The quantized transform coefficient is Huffman coded by the Huffman coding circuit 26. At this time, regarding the DC component DC, the difference value from the DC component of the neighboring block is grouped according to its bit length, and the Huffman coding indicating the group and the difference value are combined to form coded data. The AC component AC scans from a low frequency component to a high frequency component called a zigzag scan, and the number of consecutive zero-valued components (number of runs of zero) and the group number of the non-zero component values that follow. Huffman coding is performed on the set and the obtained codeword and additional bits are combined to form coded data.
【0014】上記の処理が順次各ブロック毎に、1フレ
ーム分のブロックの処理が終了するまで行なわれる。こ
こでコアフレームの圧縮時には、1フレーム分の全ブロ
ックに対し同一の量子化幅を保って符号化する。The above processing is sequentially performed for each block until the processing of blocks for one frame is completed. Here, when the core frame is compressed, all blocks for one frame are encoded while maintaining the same quantization width.
【0015】次に、符号化フレームがPピクチャーの場
合には、フレームメモリ22からフレーム間予測回路2
7に符号化フレームデータが入力され、参照フレームと
の間の動きベクトルが求められる。参照フレームとして
はその前のIピクチャーが用いられる。すなわちDCT
の後に線形量子化されたデータが逆量子化IDCT回路
29により代表値に変換され、さらに逆DCT変換によ
り復元された画像データが適応選択回路28からフレー
ム間予測回路27に入力される。フレーム間予測回路2
7では符号化フレームであるPピクチャーと参照フレー
ムであるIピクチャーとの間で、所定の大きさのブロッ
ク毎に相関値が最大となる位置関係を求め、その位置ず
れを動きベクトルとして求め、動きベクトルを符号化す
る。その後、フレーム間予測回路27は参照フレームで
あるIピクチャーを求められた動きベクトルにより動き
補償し、減算回路24に出力する。減算回路24で符号
化フレームであるPピクチャーと参照フレームであるI
ピクチャーとが減算され、DCT量子化回路25に出力
される。Next, when the encoded frame is a P picture, the inter-frame prediction circuit 2 from the frame memory 22.
The encoded frame data is input to 7, and a motion vector between the frame and the reference frame is obtained. The preceding I picture is used as the reference frame. Ie DCT
After that, the linearly quantized data is converted into a representative value by the inverse quantization IDCT circuit 29, and the image data restored by the inverse DCT conversion is input from the adaptive selection circuit 28 to the interframe prediction circuit 27. Interframe prediction circuit 2
In 7, a positional relationship that maximizes the correlation value is obtained for each block of a predetermined size between a P picture that is a coded frame and an I picture that is a reference frame, and the positional deviation is obtained as a motion vector, Encode the vector. After that, the inter-frame prediction circuit 27 performs motion compensation on the I picture that is the reference frame with the obtained motion vector, and outputs it to the subtraction circuit 24. In the subtraction circuit 24, a P picture which is an encoding frame and an I which is a reference frame
The picture and the picture are subtracted and output to the DCT quantization circuit 25.
【0016】DCT量子化回路25では、各ブロックご
とにDCTが行なわれた後、各周波数成分毎の量子化幅
を用いて線形量子化が行なわれる。量子化された変換係
数は、ハフマン符号化回路26によりDC、ACの区別
なくハフマン符号化する。In the DCT quantization circuit 25, after performing DCT for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. The quantized transform coefficient is Huffman coded by the Huffman coding circuit 26 without distinction between DC and AC.
【0017】また、符号化フレームがBピクチャーの場
合には、Pピクチャーの場合と同様にフレームメモリ2
2からフレーム間予測回路27に画像データが入力さ
れ、参照フレームとの間の動きベクトルが求められる。
参照フレームとしてはその前後のIピクチャーまたはP
ピクチャーが用いられる。該当する参照フレームの復元
画像データが適応選択回路28からフレーム間予測回路
27に入力される。フレーム間予測回路27では符号化
フレームであるBピクチャーと参照フレームであるIピ
クチャーまたはPピクチャーとから、過去のフレーム、
未来のフレーム、さらに両者の平均値の三種類の動きベ
クトルを求め、評価値により最適の予測を選択する。選
択された参照フレームが求められた最適予測の動きベク
トルにより動き補償され、減算回路24に出力される。
減算回路24で符号化フレームであるBピクチャーと参
照フレームとが減算され、DCT量子化回路25に出力
される。DCT量子化回路25では、各ブロックごとに
DCTが行なわれた後、各周波数成分毎の量子化幅を用
いて線形量子化が行なわれる。量子化された変換係数
は、ハフマン符号化回路26によりコアフレームの時と
同様にハフマン符号化される。When the coded frame is a B picture, the frame memory 2 is used as in the case of the P picture.
Image data is input to the inter-frame prediction circuit 27 from 2 and the motion vector between the reference frame and the reference frame is obtained.
As a reference frame, I picture or P before and after it
Picture is used. The restored image data of the corresponding reference frame is input from the adaptive selection circuit 28 to the inter-frame prediction circuit 27. In the inter-frame prediction circuit 27, from the B picture that is the encoded frame and the I picture or P picture that is the reference frame, the past frame,
Three types of motion vectors of the future frame and the average value of both are calculated, and the optimum prediction is selected according to the evaluation value. The selected reference frame is motion-compensated by the obtained motion vector of the optimum prediction, and is output to the subtraction circuit 24.
The subtraction circuit 24 subtracts the B picture, which is the encoded frame, from the reference frame, and outputs the subtracted signal to the DCT quantization circuit 25. In the DCT quantization circuit 25, after performing DCT for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. The quantized transform coefficient is Huffman coded by the Huffman coding circuit 26 as in the case of the core frame.
【0018】以上の処理が順次おこなわれ、入力された
動画信号が符号化されるとともに符号化されたデータに
MPEG方式で規定されたデータヘッダが付加される。
すなわちMPEG方式でのファイルは、図3(A)に示
すような構成となっているが、ここでビデオシーケンス
には、画素数や量子化マトリックスなどを含む画像のフ
ォーマットに関するヘッダが付加される。グループオブ
ピクチャには編集情報の、ピクチャには再生順序と符号
化タイプの、スライスには量子化のスケールファクタ
の、マクロブロックには位置と符号化タイプのヘッダが
それぞれ付加される。ヘッダが付加された符号データは
バッファメモリ30からメモリ1(図2)に転送、記録
される。The above processing is sequentially performed to code the input moving image signal and add a data header defined by the MPEG system to the coded data.
That is, a file in the MPEG system has a structure as shown in FIG. 3A, but here, a header relating to an image format including the number of pixels and a quantization matrix is added to the video sequence. The editing information is added to the group of pictures, the reproduction order and the coding type are added to the pictures, the quantization scale factor is added to the slices, and the position and the coding type headers are added to the macroblocks. The coded data with the header added is transferred from the buffer memory 30 to the memory 1 (FIG. 2) and recorded.
【0019】続いて、圧縮された動画像データ中のある
コマを静止画として利用する場合の動作を説明する。メ
モリ1に記録されている圧縮された動画像データが復号
化回路3に送られ、次の動作により再生される。すなわ
ち、図4に示される符号化回路3の回路構成において、
復号化回路内のバッファメモリ31に一時蓄積されたデ
ータはハフマン復号化回路32に送られ、直流成分と交
流成分が復号される。復号されたデータは逆量子化ID
CT回路33において量子化されたDCT係数が代表値
に変換され、さらに逆DCT変換される。復元されたデ
ータは、コアフレームの場合にはそのままの値が適応選
択回路34に出力される。またPピクチャあるいはBピ
クチャの場合には加算回路35において参照フレームデ
ータと加算される。ここで参照フレームとしてはすでに
復号されたIピクチャまたはPピクチャが適応選択回路
34から出力され、動き補償回路36において動き補償
されて用いられる。Next, the operation when a frame in the compressed moving image data is used as a still image will be described. The compressed moving image data recorded in the memory 1 is sent to the decoding circuit 3 and reproduced by the next operation. That is, in the circuit configuration of the encoding circuit 3 shown in FIG.
The data temporarily stored in the buffer memory 31 in the decoding circuit is sent to the Huffman decoding circuit 32, and the DC component and the AC component are decoded. Decoded data is inverse quantization ID
The quantized DCT coefficient is converted into a representative value in the CT circuit 33, and is further subjected to inverse DCT conversion. In the case of the core frame, the restored data is output as it is to the adaptive selection circuit 34. In the case of a P picture or a B picture, the addition circuit 35 adds the reference frame data. Here, as a reference frame, an I-picture or a P-picture that has already been decoded is output from the adaptive selection circuit 34, and is motion-compensated in the motion compensation circuit 36 to be used.
【0020】以上のようにして復号された画像はモニタ
5に再現されるが、この中で静止画として抜き出したい
画像があった場合には、それに対応するコアフレームが
選択される。このコアフレームの符号化データがバッフ
ァメモリ31からフォーマット変換回路4に出力され
る。フォーマット変換回路4ではハフマン符号化されて
いるコアフレームデータをJPEG規格に対応させる。
すなわちJPEGファイルには図3(B)に示すよう
に、画像データの初めを示すSOIコード、符号化タイ
プや画素数情報を含むフレームヘッダ、量子化マトリッ
クスを定義するDQTコード、ハフマン符号表を定義す
るDHTコード、色成分の対応を示すスキャンヘッダ、
画像データの終わりを示すEOIコード等が必要なの
で、これらのヘッダが作成されメモリ1に出力される。The image decoded as described above is reproduced on the monitor 5, but if there is an image to be extracted as a still image, the core frame corresponding to the image is selected. The encoded data of the core frame is output from the buffer memory 31 to the format conversion circuit 4. The format conversion circuit 4 makes Huffman-encoded core frame data compatible with the JPEG standard.
That is, as shown in FIG. 3B, the JPEG file defines an SOI code indicating the beginning of image data, a frame header including coding type and pixel number information, a DQT code defining a quantization matrix, and a Huffman code table. DHT code, scan header showing correspondence of color components,
Since the EOI code indicating the end of the image data is required, these headers are created and output to the memory 1.
【0021】一方、符号化データについては、量子化さ
れた変換係数がハフマン符号で表される。量子化された
変換係数は、ハフマン符号化回路26によりハフマン符
号化される。この時、直流成分DCに関しては、近傍ブ
ロックの直流成分との差分値をそのビット長に応じてグ
ループ化し、そのグループを示すハフマン符号化と差分
値とを合わせて符号化データとする。交流成分ACはジ
グザグスキャンと呼ばれる低い周波数成分から高い周波
数成分へのスキャンを行ない、値が0の成分の連続する
個数(零のラン数)と、それに続く値が0でない成分の
値のグループ番号との組に対しハフマン符号化が行なわ
れ、得られた符号語と付加ビットを合わせて符号化デー
タとする。このようにJPEGのデータ構造はMPEG
のコアフレームと同一の表現なので、容易に変換でき
る。On the other hand, for the encoded data, the quantized transform coefficient is represented by Huffman code. The quantized transform coefficient is Huffman coded by the Huffman coding circuit 26. At this time, regarding the DC component DC, the difference value from the DC component of the neighboring block is grouped according to its bit length, and the Huffman coding indicating the group and the difference value are combined to form coded data. The AC component AC scans from a low frequency component to a high frequency component called a zigzag scan, and the number of consecutive zero-valued components (number of runs of zero) and the group number of the non-zero component values that follow. Huffman coding is performed on the set and the obtained codeword and additional bits are combined to form coded data. In this way, the JPEG data structure is MPEG
Since it is the same expression as the core frame of, it can be easily converted.
【0022】このようにしてメモリ1に記録された静止
画圧縮データは、静止画圧縮用の規格に従っており、通
常の静止画から圧縮されたデータと全く同じように編集
や再生を行うことができる。なお、先の説明において符
号量予測回路23ではアクティビティを用いて最適な量
子化幅を設定するものとしたが、これはアクティビティ
に限らず、たとえば実際の符号量を求めてこれにより最
適な量子化幅を設定するようにしてもよい。The still image compressed data thus recorded in the memory 1 complies with the standard for still image compression, and can be edited and reproduced in exactly the same manner as the data compressed from a normal still image. .. In the above description, the code amount prediction circuit 23 uses the activity to set the optimum quantization width, but this is not limited to the activity. For example, the actual code amount is calculated and the optimum quantization width is obtained. The width may be set.
【0023】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図5は第2の実施例の画像記録再生装置の構成図
を示す。本例では、画像データを記録するメモリとし
て、磁気ディスク記録装置からなるメモリ1のほか、半
導体メモリを内蔵したメモリカード40が付加されてお
り、メモリカード40は画像記録再生装置の本体に設け
られたソケットに着脱自在にされている。このメモリカ
ード40は、静止画を撮像する電子カメラの記録媒体と
して使用されている。2は画像データを圧縮する符号化
回路、3は圧縮された動画像データを伸張する復号化回
路、4はフォーマット変換回路、5は画像を表示するモ
ニタである。6は静止画像データを伸張する復号化回路
である。符号化回路や復号化回路の内部構成は第1の実
施例と同様なので説明を省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a block diagram of the image recording / reproducing apparatus of the second embodiment. In this example, in addition to the memory 1 including a magnetic disk recording device, a memory card 40 having a built-in semiconductor memory is added as a memory for recording image data. The memory card 40 is provided in the main body of the image recording / reproducing device. It is removable from the socket. The memory card 40 is used as a recording medium of an electronic camera that captures a still image. Reference numeral 2 is an encoding circuit for compressing image data, 3 is a decoding circuit for expanding compressed moving image data, 4 is a format conversion circuit, and 5 is a monitor for displaying an image. Reference numeral 6 is a decoding circuit for expanding the still image data. Since the internal configurations of the encoding circuit and the decoding circuit are the same as those of the first embodiment, their description will be omitted.
【0024】図5の画像記録再生装置の動作について図
2を参照して説明する。動画の映像信号が入力され、A
/D変換器21によりデジタル信号に変換されてフレー
ムメモリ22に記憶される。記憶された画像データはフ
レームメモリ22からブロック化処理が行なわれて減算
回路24に入力される。コアフレームについては原信号
のままDCT量子化回路25に出力される。DCT量子
化回路25では、各ブロックごとにDCTが行なわれた
後、各周波数成分毎の量子化幅を用いて線形量子化が行
なわれる。ここで量子化幅としては、バッファメモリ3
0に蓄積されているデータ量情報に応じて、データの過
不足が生じないような量子化幅が設定され使用される。
量子化された変換係数は、ハフマン符号化回路26によ
りハフマン符号化される。上記の処理が順次各ブロック
毎に、1フレーム分のブロックの処理が終了するまで行
なわれる。ここでコアフレームの圧縮時には、1フレー
ム分の全ブロックに対し同一の量子化幅で符号化する。The operation of the image recording / reproducing apparatus of FIG. 5 will be described with reference to FIG. The video signal of the moving image is input and A
The signal is converted into a digital signal by the / D converter 21 and stored in the frame memory 22. The stored image data is block-processed from the frame memory 22 and input to the subtraction circuit 24. The core frame is output to the DCT quantization circuit 25 as it is as an original signal. In the DCT quantization circuit 25, after performing DCT for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. Here, as the quantization width, the buffer memory 3
According to the data amount information stored in 0, the quantization width is set and used so that excess or deficiency of data does not occur.
The quantized transform coefficient is Huffman coded by the Huffman coding circuit 26. The above process is sequentially performed for each block until the process for one frame of blocks is completed. Here, when compressing the core frame, all blocks for one frame are encoded with the same quantization width.
【0025】次に、符号化フレームがPピクチャーの場
合には、フレームメモリ22からフレーム間予測回路2
7に符号化フレームデータが入力され、参照フレームと
の間の動きベクトルが求められる。参照フレームとして
はその前のIピクチャーが用いられる。フレーム間予測
回路27は参照フレームであるIピクチャーを求められ
た動きベクトルにより動き補償し、減算回路24に出力
する。減算回路24で符号化フレームであるPピクチャ
ーと参照フレームであるIピクチャーとが減算され、D
CT量子化回路25に出力される。DCT量子化回路2
5では、各ブロックごとにDCTが行なわれた後、各周
波数成分毎の量子化幅を用いて線形量子化が行なわれ
る。量子化された変換係数は、ハフマン符号化回路26
によりコアフレームの時と同様にハフマン符号化され
る。Next, when the coded frame is a P picture, the inter-frame prediction circuit 2 from the frame memory 22.
The encoded frame data is input to 7, and a motion vector between the frame and the reference frame is obtained. The preceding I picture is used as the reference frame. The inter-frame prediction circuit 27 performs motion compensation on the I picture that is the reference frame with the obtained motion vector, and outputs it to the subtraction circuit 24. The subtraction circuit 24 subtracts the P picture, which is the encoded frame, from the I picture, which is the reference frame, and D
It is output to the CT quantization circuit 25. DCT quantization circuit 2
In 5, after DCT is performed for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. The quantized transform coefficient is sent to the Huffman coding circuit 26.
Is Huffman-encoded as in the core frame.
【0026】また、符号化フレームがBピクチャーの場
合には、Pピクチャーの場合と同様にフレームメモリ2
2からフレーム間予測回路27に画像データが入力さ
れ、参照フレームとの間の動きベクトルが求められる。
参照フレームとしてはその前後のIピクチャーまたはP
ピクチャーが用いられる。選択された参照フレームが求
められた最適予測の動きベクトルにより動き補償され、
減算回路24に出力される。減算回路24で符号化フレ
ームであるBピクチャーと参照フレームとが減算され、
DCT量子化回路25に出力される。DCT量子化回路
25では、各ブロックごとにDCTが行なわれた後、各
周波数成分毎の量子化幅を用いて線形量子化が行なわれ
る。量子化された変換係数は、ハフマン符号化回路26
によりコアフレームの時と同様にハフマン符号化され
る。When the encoded frame is a B picture, the frame memory 2 is used as in the case of the P picture.
Image data is input to the inter-frame prediction circuit 27 from 2 and the motion vector between the reference frame and the reference frame is obtained.
As a reference frame, I picture or P before and after it
Picture is used. The selected reference frame is motion compensated by the motion vector of the obtained optimum prediction,
It is output to the subtraction circuit 24. The subtraction circuit 24 subtracts the B frame, which is the encoded frame, from the reference frame,
It is output to the DCT quantization circuit 25. In the DCT quantization circuit 25, after performing DCT for each block, linear quantization is performed using the quantization width for each frequency component. The quantized transform coefficient is sent to the Huffman coding circuit 26.
Is Huffman-encoded as in the core frame.
【0027】以上の処理が順次おこなわれ、入力された
動画信号が符号化される。符号化されたデータはMPE
G方式で規定されたデータヘッダが付加され、バッファ
メモリ30からメモリ1(図5)に記録される。またこ
こで、圧縮された動画データをメモリカード40に転
送、記録してもよい。メモリカード40の記録容量は数
メガバイトであり、数秒間の動画像を記録することがで
きる。メモリカード40への動画符号化データの記録に
おいて、データ構成の単位であるグループオブピクチャ
毎に記録するようにすれば、記録や編集、再生等を効率
的に行うことができる。The above-described processing is sequentially performed, and the input moving image signal is encoded. The encoded data is MPE
A data header specified by the G method is added and recorded from the buffer memory 30 to the memory 1 (FIG. 5). Further, here, the compressed moving image data may be transferred to and recorded in the memory card 40. The memory card 40 has a recording capacity of several megabytes and can record a moving image for several seconds. In recording the encoded moving image data in the memory card 40, if recording is performed for each group of pictures, which is a unit of data structure, recording, editing, reproduction, etc. can be performed efficiently.
【0028】一方、圧縮された動画像データ中のあるコ
マを静止画として利用する場合の動作を説明する。メモ
リ1に記録されている圧縮された動画像データが復号化
回路3内のバッファメモリに一時蓄積される。復号化回
路3により復号された画像はモニタ5に再現され、この
中で静止画として抜きだされた画像は、それに対応する
コアフレームが選択される。このコアフレームの符号化
データがバッファメモリからフォーマット変換回路4に
出力される。フォーマット変換回路4ではハフマン符号
化されているコアフレームデータをJPEG規格に対応
させ、さらに量子化幅情報等を含むデータヘッダを作成
してバッファメモリ30に出力する。得られた静止画符
号データは、所定のメモリカードに転送記録される。On the other hand, the operation when a frame in the compressed moving image data is used as a still image will be described. The compressed moving image data recorded in the memory 1 is temporarily stored in the buffer memory in the decoding circuit 3. The image decoded by the decoding circuit 3 is reproduced on the monitor 5, and the core frame corresponding to the image extracted as a still image is selected. The encoded data of the core frame is output from the buffer memory to the format conversion circuit 4. The format conversion circuit 4 makes Huffman-encoded core frame data compatible with the JPEG standard, creates a data header including quantization width information, and outputs the data header to the buffer memory 30. The obtained still image code data is transferred and recorded in a predetermined memory card.
【0029】本実施例においては、記録媒体として、通
常電子カメラの記録媒体として使用されているメモリカ
ードを使用している。このため、メモリカードを挿入
し、復号化回路6により復号することにより、電子カメ
ラで撮像した画像を、モニタ5上で簡単に再生すること
ができる。また動画像中のコマを静止画に変換して静止
画用のメモリカードに記録できる。さらに圧縮した動画
像をメモリカードに記録することもでき、マルチメディ
アの特徴をより活かすことができる。In this embodiment, a memory card, which is generally used as a recording medium for electronic cameras, is used as the recording medium. Therefore, by inserting the memory card and decoding it by the decoding circuit 6, the image taken by the electronic camera can be easily reproduced on the monitor 5. It is also possible to convert frames in a moving image into still images and record them on a memory card for still images. Further, the compressed moving image can be recorded in a memory card, and the characteristics of multimedia can be further utilized.
【0030】以上より明らかなように、本発明において
は、動画像信号のコアフレームを符号化する際に、静止
画の符号化と同じ方式により符号化することで、フォー
マット変換により静止画データを得る。たとえば動画像
をMPEG方式により圧縮する場合、通常のMPEG方
式ではフレーム内で量子化幅を一定に保つことは考慮さ
れていないが、本発明ではコアフレームの圧縮時に量子
化幅を変えないで符号化することでJPEG方式に対応
した静止画データが得られる。As is clear from the above, in the present invention, when the core frame of the moving image signal is encoded by the same method as the encoding of the still image, the still image data is converted by the format conversion. obtain. For example, when a moving image is compressed by the MPEG method, keeping the quantization width constant within a frame is not considered in the normal MPEG method, but in the present invention, encoding is performed without changing the quantization width when compressing a core frame. As a result, still image data compatible with the JPEG system can be obtained.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像記録
再生装置では、動画像の中のコマを、通常の静止画から
圧縮されたデータと全く同じように記録、編集や再生を
行うことができる。本発明の方式によればデータを符号
化された状態で動画から静止画への変換を行うため、一
旦動画を復号化した後に静止画として再度圧縮する場合
のように圧縮の繰り返しによる画質劣化が生じない。As described above, in the image recording / reproducing apparatus of the present invention, a frame in a moving image can be recorded, edited and reproduced exactly like data compressed from a normal still image. You can According to the method of the present invention, since the moving image is converted to the still image in the encoded data, the image quality is deteriorated due to repeated compression as in the case where the moving image is once decoded and then compressed again as the still image. Does not happen.
【図1】本発明による画像記録再生装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of an image recording / reproducing apparatus according to the present invention.
【図2】図2は本発明の画像記録再生装置の符号化回路
の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of an encoding circuit of the image recording / reproducing apparatus of the present invention.
【図3】図3(A)はMPEG方式でのデータファイル
構成を示す図であり、図3(B)はJPEG方式でのデ
ータファイル構成を示す図。FIG. 3A is a diagram showing a data file structure in the MPEG system, and FIG. 3B is a diagram showing a data file structure in the JPEG system.
【図4】図4は本発明の画像記録再生装置の復号化回路
の構成図。FIG. 4 is a block diagram of a decoding circuit of the image recording / reproducing apparatus of the present invention.
【図5】図5は本発明の第2実施例の画像記録再生装置
の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an image recording / reproducing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
1…メモリ、2…符号化回路、3…復号化、4…フォ−
マット変換回路、5…モニタ、6…復号化回路。1 ... Memory, 2 ... Encoding circuit, 3 ... Decoding, 4 ... For
Matt conversion circuit, 5 ... Monitor, 6 ... Decoding circuit.
Claims (1)
入力された動画像信号を高能率符号化によりデータ圧縮
するデータ圧縮手段と、符号化された動画像信号と符号
化された静止画像信号とを記録する記録手段と、符号化
された動画像信号と符号化された静止画像信号とを復号
する伸張手段と、符号化された動画像信号を静止画像信
号に変換する変換手段とを備え、動画像信号のコアフレ
ームを符号化する際に、静止画の符号化と同じ方式によ
り符号化することを特徴とする画像記録再生装置。Claims: 1. A moving image input means for inputting a moving image signal,
Data compression means for compressing the input moving image signal by high-efficiency encoding, recording means for recording the encoded moving image signal and the encoded still image signal, and the encoded moving image signal And a decompressing unit for decoding the encoded still image signal, and a conversion unit for converting the encoded moving image signal into a still image signal, and when the core frame of the moving image signal is encoded, An image recording / reproducing apparatus characterized by encoding by the same method as image encoding.
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