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KR100220765B1 - 화상 부호화 장치 및 기록 매체 - Google Patents

화상 부호화 장치 및 기록 매체 Download PDF

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KR100220765B1 KR1019940011611A KR19940011611A KR100220765B1 KR 100220765 B1 KR100220765 B1 KR 100220765B1 KR 1019940011611 A KR1019940011611 A KR 1019940011611A KR 19940011611 A KR19940011611 A KR 19940011611A KR 100220765 B1 KR100220765 B1 KR 100220765B1
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슈즈이 다케오
닛폰 비구타 가부시키가이샤
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Abstract

특정한 종류의 화상 정보를 고속으로 또한 용이하게 읽을 수가 있도록 한다.
화상 정보를 계층화해서 부호화하는 계층 부호화에 있어서 저해상도의 화상을 우선 화상 정보로서 부호화하는 부호화기 (12)와 상기 우선 화상 정보 이외의 비우선 화상 정보를 부호화하는 부호화기 (5)와, 상기 우선 화상 정보와 상기 비우선 화상 정보의 합계의 부호량이 소정치 이내로 수습되도록 발생 부호량을 억제하는 제1 부호량 제어 수단(10)과 상기 우선 화상 정보의 부호량이 상기 합계의 부호량에 대해서 소정의 비율 이내로 수습되도록 발생 부호량을 제어하는 부호량 제어기 (16)를 구비한 화상 부호화 장치.
재생시에 고품질인 고속 써치 화상이 얻어지고 또 기록 매체와 재생 장치에 있어서 고정밀도 화상용과 저해상도 화상용을 공통으로 할 수 있다.

Description

화상 부호화 장치 및 기록 매체
제1도는 종래의 화상 부호화 장치의 한 예를 도시하는 블록도.
제2도는 본 발명의 화상 부호화 장치에 관한 제1 실시예를 도시하는 블록도.
제3도는 본 발명의 화상 부호화 장치에 관한 제2 실시예를 도시하는 블록도.
제4도는 본 발명의 화상 부호화 장지에 관한 제 3 실시예를 도시하는 블록도.
제5도는 기록 매체에 있어서 기록 형태의 한 예를 도시하는 도면.
제6도는 데이타 형태의 예를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
5, 12 : 부호화기 7, 14 : 부호량 제어기
15 : 부호량 설정치 16 : 부호량 제한기
63, 66 : 가변 길이 부호화기
[산업상의 이용분야]
디지탈 신호의 처리를 수반하는 기록, 전송, 표시 장치에 있어서, 신호를 보다 적은 부호량으로 효율적으로 부호화하는 고능률 부호화에 관해서, 특히 축적 미디어에서 고속으로 써치되는 경우의 화상이나 화상 정보가 계층화되어서 부호화되는 경우의 저해상도의 화상 등, 재생 등에 우선적으로 재생되는 우선 화상 정보를 다른 것과 구별해서 부호화하는 화상 부호화 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
[종래의 기술]
화상 정보에 고능률 부호화가 적용되는 경우, 우선적으로 재생되는 것이 유효한 화상 정보(이하 우선 화상 정보라고도 씀 )가 있다. 이 경우, 화상 정보는 목적에 따라서 우선 화상 정보만이 복호되어 재생된다. 그래서 상기 우선 화상 정보 이외의 정보 (이하, 비우선 화상 정보로도 씀 )는 그만큼을 복호해서 재생하는 것이 무의미한 정보이다.
구체적인 예를 들면 NTSC 방식 등의 현행의 텔레비젼 신호 (이하, 텔레비젼을 TV라 약기함)와 HDTV 신호의 계층 부호화에 있어서는 현행 TV 신호의 정보와 함께 현행 TV 신호와 HDTV 신호와의 차분(差分) 정보도 부호화되고 상기 양편의 정보가 부호되고 가산되므로써 HDTV 신호가 재생되고, 현행 TV 신호의 정보만이 복호되면 현행 TV 신호가 재생된다.
이 경우, 현행 TV 신호의 정보가 우선 화상 정보로, 상기 차분 정보가 비우선 화상 정보로 된다.
또 축적 미디어의 재생에 있어서는, 화상을 보면서 고속 써치가 필요하게 되므로 이 화상 정보의 부호화시에 화상간 예측이 행해지는 경우는 수 프레임당 1 프레임이 프레임 내에서 독립적으로 부호화된다.
그래서 재생시에 고속 써치가 행해지는 경우에는 그것의 독립 부호화된 화상 정보만이 재생린다. 이 경우, 독립적으로 부호화되는 프레임의 정보가 우선 화상 정보로, 화상간 예측되는 프레임의 정보가 비우선 화상 정보로 된다.
이와 같은 계층 부호화의 예로서 현행 TV 신호와 HDTV 신호와 같이 다른 해상도로 부호화되는 경우에 대해서 제1도를 기초로 설명한다.
제1도는 종래의 화상 부호화 장치의 한 예를 도시하는 블록도이다.
제1도에 있어서, 화상 입력 단자 (1)로부터 입력된 화상 신호는 높은 해상도를 갖는 것으로, 로우패스 필터(이하, LPF라 씀)(2)와 감산기 (3)의 피감산 입력에 부여된다. 이 입력 화상 신호는, LPF(2)에서 서브 샘플러(11)의 서브 샘플에 맞추어서 수직 방향, 수평 방향 모두 각각 1/2 정도로 대역 제한되어 서브 샘플러 (11)에 부여된다. 서브 샘플러 (11)에서는 수직 방향, 수평 방향 모두 각각 1/2 로 화소가 샘플링되어 낮은 해상도의 화상으로 되어 부호화기 (12)와 보간기 (4)에 부여된다.
부호화기 (12)에서는 이산 코싸인 변환(이하, DCT 라 씀)이 행해지고 변환된 계수는 부호량 제어기(14)에서 부여되는 양자화 스텝폭 (싸이즈 )프로 양자화되고 가변길이 부호화되어서 압축된 화상 데이타로 되고 버퍼(13)에 부여된다. 화상 데이타는 가변길이 부호화에 의해 변동하는 그것의 부호량이 버퍼 (13)에서 균일화되고 멀티플렉서 (8)에 부여된다.
버퍼 (13)에서는 버퍼 충족도의 정보가 부호량 제어기 (14)에 부여된다. 부호량 제어기 (14)에서는 상기 버퍼의 충족도의 정보에 의거해, 양자화 스텝폭의 정보가 부호화기 (12)에 부여되고 부호화기 (12)에서는 발생 부호량이 일정하게 되도록 제어된다.
구체적으로는 버퍼에 많은 데이타가 머물러 있는 경우는 발생하고 있는 데이타량이 많다고 판단되어서 양자화 스텝이 세밀하지 않게 되고, 역으로 데이타가 공백에 가까운 경우는 양자화 스텝이 세분된다.
한편 보간기 (4)에서는 샘플링에 의해 없어진 화소가 보간되고 입력 화상 신호와 같은 화소수의 보간 신호로 되어 감산기(3)의 감산 입력에 부여된다. 감산기 (3)에서는 입력 화상 신호로 부터 상기 보간 신호가 감산되고 고역 성분만의 신호가 만들어져서 부호화기 (5)에 부여된다.
부호화기 (5), 버퍼(6), 부호량 제어기 (7)의 동작은 서브 샘플링된 신호를 취급하는 부호화기(12), 버퍼 (13), 부호량 제어기(14)와 기본적으로 같아서 처리의 대상이 되는 샘플링 수만이 다르다.
부호화기 (5)에서 부호화된 화상 데이타는 버퍼 (6)를 거쳐서 멀티플렉서 (8)에 부여된다. 멀티플렉서 (9)에서는 각각의 화상 데이타가 다중화되고 데이타 출력 단자(9)로부터 출력된다.
상기 바와 같은 화상 부호화 장치에서 얻버진 화상 데이타가 전송된 경우에는 이 화상 데이타에서 저해상도의 화상의 데이타만을 인출하여 재생할 수가 있게 된다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
그러나 종래의 화상 부호화 장치, 기록 매체, 재생 장치는 화상 정보를 계층화해서 부호화하는 계층 부호화에 있어서 저해상도의 화상이나 화상간 예측을 사용한 부호화(이하 화상간 예측 부호화라고도 씀)에 있어서 독립적으로 부호화되는 화상(이하, 독립 부호화 화상이라고도 씀 )등의 우선 화상 정보만의 재생에 특히 대응하고 있지 아니하므로 재생시에 고속 써치 등으로 우선 화상 정보만을 재생하려해도 불필요한 정보도 동시에 판독할 필요가 있었다.
특히 우선 화상 정보의 부호량이 정해져 있지 아니한 경우는 예를 들자면 화상이 정지 상태의 경우와 같이 우선 화상 정보의 부호량이 전체의 부호량과 동등해지는 가능성이 있다.
이 경우, 우선 화상 정보만을 읽으려해도 모든 정보를 읽게 되어 우선 화상 정보의 고속 판독이 불가능해진다.
한편, 부선 화상 정보의 부호량의 비율이 고정화되어 있는 경우는 그 비율이 화상에 따라서는 화질적으로 반드시 적절한 것은 아니고 화질이 저하하는 경우가 있었다.
본 발명은 이상의 점에 착안해서 이루어진 것으로, 그것의 목적은 특정한 종류의 화상 정보를 고속으로 또 용이하게 읽을 수가 있도록 하기 위한 화상 부호화 장지와 기록 매체를 제공하는 일이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 화상 부호화 장치는 화상 정보를 부호화하는 화상 부호화 장치에 있어서, 그것의 정보만으로 화상이 재생되는 우선 화상 정보를 부호화하는 부호화 수단과, 상기 우선 화상 정보이외의 비우선 화상 정보를 부호화하는 부호화 수단과, 상기 우선 화상 정보와 상기 비우선 화상 정보의 합계의 부호량이 소정치 이내로 수습되도록 발생부호량을 제어하는 제1 부호량 제어 수단과, 상기 우선 화상 정보의 부호량이 상기 합계의 부호량에 대해서 소정의 비율이내로 수습되도록 발생 부호량을 제어하는 제2 부호량 제어 수단을 구비한다.
이 화상 부호화 장치에 있어서는 상기 우선 화상 정보로서 화상간 예측을 사용한 부호화에 있어서 독립적으로 부호화되는 화상 혹은 화상 정보를 계층화해서 부호화하는 계층 부호화에 있어서 저해상도의 화상을 상기 제1 부호화 수단으로 부호화한다.
본 발명의 기록 매체는 부호화된 화상 정보가 기록된 기록 매체로서, 그것의 정보만으로 화상이 재생되는 우선 화상 정보가 특정의 트랙에 기록되고, 상기 특정의 트랙이 주기적으로 설치되어 있다.
이 기록 매체에 있어서는 상기 우선 화상 정보가 화상간 예측 부호화에 있어서 독립 부호화 화상 혹은 계층 부호화에 있어서 저해상도의 화상 혹은 양자화 스텝폭이 큰 화상이다.
본 발명의 부호화 장치는 다시 기록 매체에 기록해야 할 화상 정보를 부호화하는 장치로서, 상기 화상 정보에서 그것만으로 화상이 재생되는 제1의 화상 정보와 그것만으로는 화상이 재생되지 아니하는 제2의 화상 정보를 분리하는 분리 수단과, 상기 제1의 화상 정보를 부호화하는 제1의 부호화 수단과, 상기 제2의 화상 정보를 부호화하는 제2 의 부호화 수단과, 상기 제1 및 제2 의 부호화 수단으로부터의 출력부호를 다중해서 출력하는 출력 수단과, 상기 다중 부호량을 상기 제1 및 제2 의 부호화 수단에서 각각 출력되는 제1 및 제2의 부호량이 서로 밸런스되는 제1의 소정량으로 되도록 제어하는 제1의 제어 수단과, 상기 제1 의 부호량이 상기 다중 부호량에 대해 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 소정의 비율 이내로 되도록 상기 제1 및 제2의 부호량을 제어하는 제2의 제어 수단을 구비하고 있다.
상기 제1의 제어 수단은, 상기 제1 및 제2 의 부호화 수단의 각각의 양자화폭을 제어하는 양자화폭 제어 수단과, 상기 제1 및 제 3 의 부호량과, 상기 각각의 양자화폭이 부여되어서 상기 제1 의 소정량을 얻기 위한, 상기 제1 및 제3의 부호화 수단의 각각에 대한 제1 및 제2의 목표 부호량을 설정하는 설정 수단을 구비하고, 상기 제2 의 제어 수단은 상기 제1 및 제2 의 목표 부호량이 부여되어서 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단을 구비하고 있다.
상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단은 상기 제2의 목표 부호량이 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 제2 의 소정량 이하의 경우는 상기 제1 및 제2의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하고 상기 제2의 목표 부호량이 상기 제2의 소정량을 넘는 경우는, 상기 제2 의 목표 부호량과 상기 다중 부호량으로부터 상기 제2 의 목표 부호량을 빼고 얻어지는 제3의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어한다.
본 발명의 화상 신호화 장치는 다시 기록 매체에 기록해야 할 화상 정보를 부호화하는 장치로서, 상기 화상 정보에 포함되는 그것만으로 화상이 재생되는 제1 의 화상 정보와 그것만으로 화상이 재생되지 않는 제2 의 화상 정보를 시분할로 부호화하는 부호화 수단과, 상기 부호화 수단에서 출력되는 상기 제1 및 제2 의 화상 정보에 각각 해당하는 제1 및 제2 의 부호량의 합계가 상기 제1 및 제2 의 부호량에 서로 밸런스하는 제1 의 소정량으로 되도록 제어하는 제1 의 제어 수단과, 상기 제1 의 부호량이 상기 합계 부호량에 대해 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 소정의 비율 이내로 되도록 상기 제1및 제2의 부호량을 제어하는 제2의 제어 수단을 구비하고 있다.
상기 제1 의 제어 수단은, 상기 부호화 수단의 양자화폭을 제어하는 양자화폭 제어수단과, 상기 제1 및 제2의 부호량과 상기 양자화폭이 부여되어서 상기 제1 의 소정량을 얻기 위한, 상기 부호화 수단에 대한 제1 의 목표 부호량을 설정하는 설정 수단을 구비하고, 상기 제2 의 제어 수단은 상기 제1 의 목표 부호량이 부여되어서 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단을 구비하고 있다.
상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단은 상기 제1 의 목표 부호량이 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 제2 의 소정량 이하의 경우는 상기 제1 의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하고, 상기 제1 의 목표 부호량이 상기 제2의 소정량을 넘는 경우는 상기 합계 부호량으로부터 상기 제1 의 목표 부호량을 빼고 얻어지는 제2 의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어한다.
본 발명의 화상 부호화 장치는 다시 화상 정보를 부호화하는 장치로서, 제1의 화상 정보를 제1 의 양자화폭에 의해 양자화하고 그래서 부호화하는 제1 의 부호화 수단과, 상기 제1 의 화상 정보와 상기 양자화된 화상 정보를 역양자화해서 부여되는 제2의 화상 정보와의 차를 상기 제1의 양자화폭보다 좁은 제2 의 양자화폭에 의해 양자화하고 그래서 부호화하는 제2 의 부호화 수단과, 상기 제1 및 제2 의 부호화 수단의 출력 부호를 다중해서 출력하는 출력 수단을 구비하고 있다.
[실시예]
다음에, 본 발명의 화상 부호화 장치에 관한 제1실시예에 대해서 제2도를 참조해서 설명한다.
제2도는 본 발명의 화상 부호화 장치의 제1실시예를 도시하는 블록도이다.
제2도에 있어서, 제1도에 도시하는 종래예와 같은 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여서 그것의 설명을 생략한다.
제2도에 도시하는 화상 부호화 장치와 제1도에 도시하는 화상 부호화 장치와의 주된 다른점은 제2도에서는 부호량 설정기 (15), 부호량 제한기 (16)가 설치되어 있는 점이다.
제2도에 도시하는 화상 부호화 장치는 입력되는 고정밀 화상(예를 들자면 HDTV 신호 )으로부터 저해상도의 화상 (예를 들자면 NTSC 방식 등의 현행 TV 신호 )를 얻어 계층적으로 부호화하고 재생시에는 저해상도의 화상만으로도 재생이 가능하도록 하기 위한 것이다.
또 제2도에 도시하는 화상 부호화 장치는, 화상 정보를 부호화하는 화상 부호화 장치로서 그것만으로 화상이 재생되는 우선 화상 정보(제1의 화상 정보)를 부호화하는 부호화기 (12)와, 상기 우선 화상 정보이외의 그것만으로는 화상이 재생되지 아니하는 비우선 화상 정보 (제2의 화상 정보 )를 부호화하는 부호화기 (5)와, 상기 우선 화상 정보와 상기 비우선 화상 정보의 합계의 부호량이 소정치 이내로 수습되도록 재생 부호량을 제어하는 제1부호량 제어 수단(10)과, 상기 우선 화상 정보 부호량이 상기 합계의 부호량에 대해서 소정의 비율 이내로 수습되도록 발생 부호량을 제어하는 부호 제한기 (16) 등을 구비하고 있다.
상기 제1 부호량 제어 수단(10)은 버퍼 (13, 6)와, 부호량 제어기 (14, 7)와, 부호량 설정기 (15)로 구성이 되고, 상기 부호량 제한기 (16)에서 제2 부호량 제어 수단이 구성되어 있다.
제2도에 있어서 화상 입력 단자(1)로부터 입력된 화상은 높은 해상도를 갖는 것으로 LPF(2)와 감산기 (3)에 부여된다. 이 입력 화상 신호는 서브 샘플러(11)에서의 서브 샘플에 맞추어 LPF(2)에서 수직, 수평 모두 1/2 정도로 대역 제한되고 서브 샘플러 (11)에 부여된다. 서브 샘플러 (11)에서는 수평 모두 1/2로 화소가 샘플링되어 낮은 해상도의 화상으로 되어 부호화기 (12)와 보간기 (4)에 부여된다.
부호화기 (12)에서는 DCT 가 행해지고 변환된 계수는 부호량 제어기 (14)에서 부여되는 양자화 스텝폭 (싸이즈 )으로 양자화되고 가변 길이 부호화되어서 압축된 화상 데이타로 되고 버퍼 (13)에 부여된다. 버퍼 (13)에서 발생 부호량의 변동이 균일화된 화상 데이타는 멀티플렉서(8)에 부여된다.
또 버퍼 (13)에서 화소 블록마다의 발생 부호량이 부호량 설정기 (15)와 부호량 제어기 (14)에 부여된다.
부호량 제어기 (14)에서는 부호화기 (12)에서 발생하는 발생 부호량이 부호량 제한기(15)에서 부여되는 목표 부호량으로 되도록 양자화 스텝폭이 부호화기 (12)와 부호량 설정기 (15)에 부여된다.
한편 보간기 (4)에서는 서브 샘플러 (11)에서 샘플링되어 없어진 화소가 보간되고 입력 화상 신호와 같은 화소수의 신호로 되고, 보간 신호로서 감산기(3)의 감산 입력에 부여된다.
감산기 (3)에서는 입력 화상 신호에서 상기 보간 신호가 감산되고 높은 주파수 성분만이 신호가 만들어지고, 부호화기(5)에 부여된다.
부호화기 (5)와 버퍼 (6)와 부호량 제어기 (7)의 동작은 서브 샘플링된 신호를 취급하는 부호화기(12)와 버퍼(13)와 부호량 제어기(14)와 기본적으로 같아 처리의 대상이 되는 샘플수만이 다르다. 버퍼 (6)에서 변동이 균일화된 화상 데이타는 멀티플렉서 (8)에 부여된다.
멀티플렉서 (8)에서는 저해상도 화상 (샘플링 주파수로 결정되는 화상의 해상도로 그것의 값이 상대적으로 낮은 것)의 화상 데이타와 높은 주파수 성분 (존재하는 주파수 성분 (DC 에서 샘플링 주파수의 반까지 )중의 주파수가 높은 성분 )만의 화상 데이타가 기록 포매트에 맞추어서 포매트로 다중화되고 데이타 출력 단자 (9)로부터 출력된다.
본 발명에서는 다음에 설명하는 부호량 설정기 (15), 부호량 제한기 (16)의 동작에 특징이 있다.
부호량 설정기 (15), 부호량 제한기 (16)에서는 우선 화상 정보의 부호량이 제한치를 넘지 아니하는 범위에서는 재생 화상의 품질을 우선하고 결정된 양자화 밸런스로 부호화되도록 부호량 설정기 (15)에서 출력되는, 저해상도 화상과 고주파 성분 화상의 각각에 대한 목표 부호량 TL, TH이 설정되나 우선 화상 정보의 부호량이 많아져 제한을 받는 경우는 상기 양자화 밸런스를 붕괴해서 상기 목표 부호량이 제어되는 것이다.
상기 양자화 밸런스란, 높은 주파수 성분의 화상은 저해상도 화상보다 양자화 스텝폭이 세밀하지 않아도 시각적으로 문제로 되지 아니하므로 높은 주파수 성분의 화상에 대한 양자화 스텝폭을 저해상도 화상에 대한 양자화 스텝폭의 1.5 배로 하는 것과 같은 것을 나타낸다.
부호량 설정기 (15)에는 부호량 제어기 (14, 7)로부터 저해상도 화상과 높은 고주파 성분의 화상에 대한 각각의 양자화 스텝폭의 정보가 부여되고 버퍼 (13, 6)로부터 각각의 발생 부호량이 부여된다. 양자화 스텝폭과 발생 부호량의 관계는 일반적인 반비례의 관계에 있으므로 부호량 설정기 (15)에 부여된 상기 정보를 사용해서 저해상도 화상과 높은 주파수 성분의 화상의 양자화 스텝폭의 값이 적당한 밸런스로 되는 각각의 목표 부호량 TL, TH 이 프레임마다 설정된다. 이 목표 부호량 TL, TH은 부호량 제한기 (16)에 부여된다. 부호량 제한기 (16)에서는 상기 TL, TH 가 제한되고 각각 TL2, TH2 로서 출력된다.
여기에서 상기 TL이 규정치 (예를 들자면 전체 부호양의 1/2) 이하의 경우는 TL2, TH2 는 각각 TL, TH 의 값 그대로 되고 TL이 상기 규정치를 넘는 경우는 TL2는 규정치, TH2 는 전체의 부호량에서 그것의 규정치를 뺀 값으로 된다.
상기 규정치는 기록 매체의 기록 형태에 의존하고 우선 화상 정보가 기록되는 특정의 정보 트랙이 2 개에 1개의 비율인 경우라면 전체 부호량의 1/2, 3 개에 1 개의 비율이면 전체 부호량의 1/3 로 된다.
이 경우, 저해상도 화상에 대한 부호화기 (12)와 높은 주파수 성분의 신호에 대한 부호화기 (5)에서는 통상 소정의 양자화 밸런스로 부호화되나 저해상도 화상의 부호량이 제한되는 경우는 그 관계가 붕괴된다.
이와 같이 통상 양자는 화질적으로 양호한 양자화 밸런스를 보존하고 부호량의 비는 변화하고 있으나, 저해상도 화상의 부호량에는 상한이 설정되어 있으므로 그것을 초과하는 일이 없다. 이에 따라 화질과 우선 화상 정보의 고속 판독이 양립된다.
한편 부호량 제어기 (14, 7)와 같은 피이드백 제어를 사용해서 발생하는 부호량을 목표 부호량에 맞추고자 하면 화상의 복잡함(말하자면 액티비티 )이 화면내에서 크게 변하는 경우에는 화질이 손상될 가능성이 있다.
거기에서 피이드 포워드 처리를 사용 미리 화상의 액티비티에 의해 각 처리 블록의 필요 부호량을 짐작해서 그것에 맞추어서 목표 부호량 (TH, TL)을 배분하여서 피이드백 제어를 하는 것도 고려된다.
이와 같은 피이드 포워드와 피이드백을 조합시킨 부호량의 제어는 본 발명과 동일 발명자, 동일 출원인에 의해 일본국 특허 공개 헤이세이 2-194734 호 등에 구체적으로 개시되어 있다.
다음에 본 발명의 화상 부호화 장치에 관한 제2 실시예에 대해서 제3도를 참조해서 설명한다.
제3도는 본 발명의 화상 부호화 장치의 제2실시예를 도시하는 블록도이다.
제3도에 있어서 제2도에 도시하는 제1 실시예와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 그것의 설명을 생략한다.
제3도에 도시하는 화상 부호화 장치에서는 화상간 예측 부호화가 행해지고 수 프레임에 1 프레임의 비율로 주기적으로 독립 부호화가 행해지는 것으로서 이 독립 부호화된 화상 정보가 축적 미디어에 기록되고 재생시에는 상기 독립 부호화된 화상만이 재생되므로서 고속 써치가 가능해진다.
제3도에 도시하는 화상 부호화 장치는 화상 정보를 부호화하는 화상 부호화 장치로서 우선 화상 정보와 비우선 화상 정보를 시분할로 부호화하는 부호화기 (5)와 상기 우선 화상 정보와 상기 비우선 화상 정보의 합계의 부호량이 소정치 이내로 수습되도록 발생 부호량을 제어하는 제1부호량 제어 수단(20)과 상기 우선 화상 정보의 부호량이 상기 합계의 부호량에 대해서 소정의 비율이내로 수습되도록 발생 부호량을 제어하는 부호량 제한기 (10) 등을 구비하고 있다.
상기 제1 부호량 제어 수단(20)은 버퍼 (6)와 부호량 제어기 (7)와 부호량 설정기 (15) 등으로 구성이 되고, 상기 부호량 제한기(16) 등으로 제2 부호량 제어수단이 구성되어 있다.
제3도에 있어서 입력 화상 신호는 화상 입력 단자(1)를 통과해서 예측 감산기 (21)와 프레임 카운터 (23)에 부여된다. 예측 감산기(21)에서는 상기 입력 화상 신호로부터 스위치(22)를 거쳐서 공급되는 예측 신호가 감산되고 예측 잔차(殘差) 신호가 부호화기(5)에 부여된다.
부호화기 (5)에서는 제2도의 제1 실시예의 경우와 같이 DCT 가 행해지고 변환된 계수는 부호량 제어기 (7)로부터 부여되는 양자화 스텝폭으로 양자화되고 가변 길이 부호화되어서 압축된 화상 데이타로 되고 버퍼 (6)와 부호화기 (26)에 부여된다.
버퍼 (6)에서는 화상 데이타의 발생 부호량의 변동이 균일하게 되고 데이타 출력 단자(9)로부터 출력된다.
복호화기 (26)에서는 부호화기 (5)의 역처리가 행해지고, 부호화단 데이타는 예측 잔차 신호로서 복호화기 (20)에서 재생되고 가산기 (25)에 부여된다. 가산기 (25)에서는 상기 예측 잔차 신호와 상기 예측 신호가 가산되고 재생 화상으로 되어 프레임 메모리 (24)에 부여된다. 프레임 메모리 (24)에서 1 프레임 지연된 신호는 스위치 (22)를 거쳐서 예측 감산기(21)의 감산 입력에 부여된다.
스위치 (22)는 프레임 카운터 (23)로부터 출력되는 독립 제어 신호에 의해 예를 들자면 5내지 15프레임마다 한번 열려 그 경우 예측 신호는 예측 감산기 (21)에는 부여되지 않는다.
따라서, 입력 화상 신호가 그대로 부호화기(5)에 부여되고, 그것의 프레임의 화상은 독립 화상으로서 프레임 내에서 부호화된다. 프레임 카운터(23)에서는 입력 화상 신호의 동기 신호가 검출되고 그것을 소정의 주기로 카운트하므로써 상기 독립 제어 신호가 얻어진다.
다음에 부호량의 제어에 대해서 설명을 한다.
제3도에 있어서 버퍼(6)로부터 처리 대상의 화소 블록마다의 발생 부호량이 부호량에 설정기 (15)와 부호량 제어기 (7)에 부여되고 양자화폭의 정보가 부호량 제어기(7)로부터 부호화기 (5)와 부호량 설정기(15)에 부여된다.
부호량 설정기 (15)에서는 제2도의 경우와 같이, 부여된 정보로부터 목표 부호량이 설정되나 이 실시예의 경우는 우선 화상 정보가 독립 화상이고 처리는 시분할로 되어 있으므로 상기 정보는 독립 화상과 다음의 독립 화상과의 사이의 1 주기분에 예를들자면 5 내지 15 프레임분에 대해서 구해지고, 다음의 1 주기분의 독립 화상의 목표 부호량 TI 과 예측 화상의 목표 부호량 TP이 설정된다.
이 설정된 목표 부호량 TI, TP 은 부호량 제한기 (16)에 부여되고, 부호량 제한기 (16)에서 제1도의 제1 실시예의 경우와 같이 독립 화상의 목표 부호량 TI에 제한이 주어진다.
상기 TI 가 규정치 (예를 들자면 전체 부호량의 1/2) 이하의 경우는 TI2, TP2는 각각 TI, TP의 값 그대로 되고 TI가 상기 규정치를 넘는 경우는 TI2는 규정치, TP2는 전체의 부호량으로 부터 그것의 규정치를 뺀 값으로 된다.
상기 규정치는 기록 매체의 기록 형태에 의존하고 우선 화상 정보가 기록되는 특성의 정보 트랙이 2개에 1개의 비율인 경우라면 전체 부호량의 1/2, 3 개에 1 개의 비율이면 전체 부호량의 1/3로 된다.
제3도의 스위치 (27)는 부호화 대상의 화상의 종류 즉 독립 화상인가 예측 화상인가에 맞추어 프레임 카운터 (23)의 출력에 의해 절환되고 제한된 목표 부호량 즉 TI2 혹은 TP2 가 부호량 제어기 (7)에 부여된다.
다음에 본 발명의 화상 부호화 장치에 관한 제3 실시예에 대해서 제4도를 참조해서 설명을 한다.
제4도는 본 발명의 화상 부호화 장치의 제3 실시예를 도시하는 블록도이다.
제4도에 도시하는 화상 부호화 장치에서는, 세밀하지 않게 양자화된 화상과 세밀하게 양자화된 고품질 화상이 양자화의 세밀함에 따라서 계층화 되어 있다. 구체적으로는 세밀하지 않은 양자화의 저전송 레이트의 화상 데이타와 그것의 화상의 양자화 오차를 부호화한 오차 성분 데이타가 계층 부호화되고 재생시에는 상기 저선송 레이트의 화상 데이타만으로 부터도 화상이 얻어지고 혹은 양자가 복호화되고 가산되므로서 고품질의 화상도 얻어진다.
이와 같은 계층 처리는 양편의 데이타로부터 고품질 화상을 얻어 소재 화상으로서 사용하고, 방송 등에서 전송 레이트에 제약이 있는 경우에 적은 부호량의 화상 데이타만을 전송하는 사용법이 가능하다.
제4도에 있어서 제1도에 도시하는 종래예와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 그것의 설명을 생략한다.
화상 입력 단자(1)로부터 입력된 입력 화상 신호는 DCT(64)에서 이산코싸인 변환(DCT)의 처리가 행해지고 그 결과인 계수가 양자화기 (65)와 감산기 (3)에 부여된다. 양자화기 (65)에서는 상기 계수가 부호량 제어기(14)로 부터 부여되는 큰 양자화 스텝폭으로 양자화되고 고정 길이부호가 가변 길이 부호화기 (66)와 역양자화기 (61)에 부여된다.
가변길이 부호화기 (66)에서는 고정 길이 부호가 가변 길이 부호화되어서 저전송 레이트의 화상 데이타로 되고 버퍼(13)에 부여된다.
한편 역양자화기 (61)에서는 고정길이 부호가 대응하는 양자화 대표치로 바꾸어 놓여져 재생 계수로 되고 감산기 (3)의 감산 입력에 부여된다. 감산기 (3)에서는 DCT(64)의 출력에서 상기 재생계수가 감산되고 오차 성분 신호가 만들어져서 양자화기 (65)에 부여된다.
양자화기 (62)에서는 상기 오차 성분 신호가 부호량 제어기에서 부여되는 양자화 스텝폭으로 양자화되나 양자화의 스텝폭은 양자화기 (65)의 것보다 세밀하게 되어 있다.
양자화기 (62)의 출력은 가변길이 부호화기 (63)에 부여되고 고정길이 부호가 가변길이 부호화되어서 오차 성분 데이타로 되고 버퍼 (6)에 부여된다.
버퍼 (6)의 출력인 오차 성분 데이타와 버퍼 (13)의 출력인 저전송 레이트의 화상 데이타는 멀티플렉서 (8)에서 다중화되고 데이타 출력 단자(9)로부터 출력된다.
또한, 본 실시예는 동일 신호에 대한 양자화의 섬세함에 의한 계층화이므로 계층간의 양자화 밸런스를 취하기 위해 특별히 설치하지 아니해도 된다.
다음으로 본 발명의 화상 부호화 장치에서 부호화된 부호 열 (Data Stream)이 기록 매체에 기록된 상태에 대해서 설명을 한다.
VTR 등에서는 기록 매체 위에 정보가 기록된 정보 트랙이 다수 형성되어 있다. 이 정보 트랙은 수 트랙에 대해 1 트랙이 상기 저해상도의 화상이나 상기 독립 화상 등의 우선 화상 정보가 기록되는 특정 트랙으로 된다. 그 모양을 제5도에 도시한다.
제5도는 기록 매체에 있어서 기록 형태의 한 예를 도시하는 도면이다.
제5도에 도시하는 예에 있어서 상기 특정 트랙과 비특정 트랙이 교대로 설치되어 있다.
제6도는 데이타 형태의 예를 도시하는 도면이다.
제6도에 도시하는 바와 같이 우선 화상 정보의 부호량이 허용되는 최대치와 일치하는 경우는 상기 특정 트랙은 그것의 우선 화상 정보로 가득차고 우선 화상 정보 이외의 화상 정보 즉 비우선 화상 정보는 상기 특정 트럭이외의 비특정 트랙에 기록된다.
그러나 우선 화상 정보의 부호량이 최대치 보다 적은 경우는 상기 비우선 화상 정보가 비특정 트랙외에 상기 특정 트랙의 일부에도 기록된다.
기록 매체로의 기록은 상기 바와 같은 형태로 행해지기 때문에 제2도에 있어서 멀티플렉서(8)에서는 정보 트랙의 기록 형태에 맞춘 포매트로 부호 정보가 만들어진다.
[발명의 효과]
본 발명에서는 화상 부호화 장치에 있어서 특정 종류의 화상 정보를 우선 화상 정보로서 그것의 부호량이 전체의 부호량에 대해서 일정한 비율 이하로 되도록 부호화되므로 기록 매체에서는 수 트랙마다 1 트랙의 비율로 상기 우선 화상 정보가 기록되어서 이 수 트랙 간격으로 형성되는 특정한 정보 트랙에 상기 우선 화상 정보의 모든 것이 수집된다.
우선 화상 정보의 부호량은 전체의 부호량에 대해서 일정 비율 이하이면 자유도가 있으므로 그것의 범위에서 가장 적합한 화질로 할 수가 있다. 또한 우선 화상 정보가 기록된 정보 트랙의 수는 적으므로 고속 재생에서 필요한 정보가 낭비없이 읽어져 고품질인 고속 써치 화상이 얻어진다.
또 고정밀도의 화상이 기록된 기록 매체에서 저해상도의 화상이 손쉽게 얻어지고 기록 매체와 재생 장치에 있어서 고정밀도 화상용과 저해상도 화상용을 공통으로 할 수가 있다.

Claims (11)

  1. 화상 정보를 부호화 하는 화상 부호화 장치에 있어서, 그의 정보만으로부터 화상이 재생될 수 있는 우선 화상 정보를 부호화 하는 부호화 수단과, 상기 우선 화상 정보 이외의 비우선 화상 정보를 부호화 하는 부호화 수단과, 상기 우선 화상 정보와 상기 비우선 화상 정보의 합계의 부호량이 제1의 소정치 이내에 수납되도록 발생 부호량을 제어하는 제1 부호량 제어 수단과, 상기 우선 화상 정보의 부호량이 가변이고 또한 상기 제1의 소정치보다 작은 제2의 소정치를 넘지 않도록 발생 부호량을 제어하는 제2 부호량 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 우선 화상 정보로서, 화상간 예측을 사용한 부호화에 있어서 독립하여 부호화되는 화상 혹은 화상 정보를 계층화하여 부호화하는 계층 부호화에서의 저해상도의 화상을 상기 제1 부호화 수단으로 부호화하는 것을 특징으로 하는 화상 부호화 장치.
  3. 그의 정보만으로부터 화상이 재생될 수 있는 우선화상정보를 부호화하고, 상기 우선화상정보 이외의 비우선화상정보를 부호화하고, 상기 우선화상정보와 상기 비우선화상정보의 합계의 부호량이 제1의 소정치이내에 수납되도록 발생 부호량을 제어하고, 상기 우선화상정보의 부호량이 가변이고 또한 상기 제1의 소정치 보다 작은 제2의 소정치를 넘지 않도록 발생부호량을 제어하여 부호화된 화상정보가 기록되고, 주기적으로 배치된 특정 트랙에는 상기 우선화상정보와 상기 비우선화상정보가 기록되고, 상기 특정 트랙이외의 트랙에는 상기 비우선화상정보만이 기록된 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 우선 화상 정보는, 화상간 예측 부호화에 있어서의 독립 부호화 화상 혹은 계층 부호화에 있어서의 저해상도의 화상 혹은 양자화 스텝폭이 큰 화상인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  5. 기록 매체에 기록해야 할 화상 정보를 부호화 하는 장치에 있어서, 상기 화상 정보에서 그것만으로 화상이 재생되는 제1의 화상 정보와, 그것만으로는 화상이 재생되지 않는 제2의 화상 정보를 분리하는 분리 수단과, 상기 제1의 화상 정보를 부호화하는 제1의 부호화 수단과, 상기 제2의 화상 정보를 부호화 하는 제2의 부호화수단과, 상기 제1 및 제2의 부호화 수단으로 부터의 출력 부호를 다중해서 출력하는 출력 수단과, 상기 다중 부호량을 상기 제1 및 제2의 부호화 수단으로 부터 각각 출력되는 제1 및 제2의 부호량이 서로 밸런스하는 제1의 소정량으로 되도록 제어하는 제1의 제어수단과, 상기 제1의 부호량이 상기 다중 부호량에 대해 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 소정 비율이내로 되도록 상기 제1 및 제2의 부호량을 제어하는 제2의 제어수단을 구비한 부호화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1의 제어 수단은, 상기 제1 및 제2의 부호화수단의 각각의 양자화폭을 제어하는 양자화폭 제어 수단과, 상기 제1 및 제2의 부호량과 상기 각각의 양자화폭이 부여되어 상기 제1의 소정량을 얻기 위한 상기 제1 및 제2의 부호화 수단의 각각에 대한 제1 및 제2 의 목표 부호량을 설정하는 설정 수단을 구비하고, 상기 제2의 제어 수단은 상기 제1 및 제2의 목표 부호량이 부여되어서 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단을 구비하는 부호화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단은 상기 제2의 목표 부호량이 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 제2의 소정량 이하인 경우는 상기 제1 및 제2의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하고, 상기 제2의 목표 부호량이 상기 제2의 소정량을 넘는 경우는 상기 제2의 목표 부호량과 상기 다중 부호량에서 상기 제2의 목표 부호량을 빼서 얻어지는 제 3의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 부호화 장치.
  8. 기록 매체에 기록할 화상 정보를 부호화하는 장치에 있어서, 상기 화상 정보에 포함되는 그것만으로 화상이 재생되는 제1의 화상 정보와, 그것만으로는 화상이 재생되지 않는 제2의 화상 정보를 시분할로 부호화하는 부호화 수단과, 상기 부호화 수단으로부터 출력되는 상기 제1 및 제2의 화상 정보에 각각 해당하는 제1 및 제2의 부호량의 합계가 상기 제1 및 제2의 부호량이 서로 밸런스하는 제1의 소정량으로 되도록 제어하는 제1의 제어 수단과, 상기 제1의 부호량이 상기 합계 부호량에 대해 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 소정 비율이내로 되도록 상기 제1 및 제2의 부호량을 제어하는 제2의 제어 수단을 구비한 부호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1의 제어 수단은, 상기 부호화 수단의 양자화폭을 제어하는 양자화폭 제어 수단과, 상기 제1 및 제2의 부호량과 상기 양자화폭이 주어져서 상기 제1의 소정량을 얻기 위한 상기 부호화 수단에 대한 제1의 목표 부호량을 설정하는 설정 수단을 구비하고, 상기 제2의 제어 수단은, 상기 제1의 목표 부호량이 부여되어서 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단을 구비한 부호화 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 수단은 상기 제1의 목표 부호량이 상기 기록 매체의 기록 포매트에 의한 제2의 소정량 이하인 경우는 상기 제1의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어수단을 제어하고, 상기 제1의 목표 부호량이 상기 제2의 소정량을 넘는 경우는 상기 합계 부호량에서 상기 제1의 목표 부호량을 빼고 얻어지는 제2의 목표 부호량에 의해 상기 양자화폭 제어 수단을 제어하는 부호화 장치.
  11. 화상 정보를 부호화하는 장치에 있어서, 제1의 화상 정보를 제1의 양자화폭에 의해 양자화하여 그래서 부호화하는 제1의 부호화 수단과, 상기 제1의 화상 정보와 상기 양자화된 화상 정보를 역양자화해서 부여되는 제2의 화상 정보와의 차를 상기 제1의 양자화폭보다 좁은 제2의 양자화폭에 의해 양자화하고 그래서 부호화하는 제2의 부호화 수단과, 상기 제1 및 제2의 부호화 수단의 출력 부호를 다중해서 출력하는 출력 수단을 구비한 부호화 장치.
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