JPH08195932A - 画像情報記録ディスク媒体、この記録媒体を用いた画像情報再生方法および画像情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像情報が記録された光ディスクを低速再生
する場合に、なめらかな再生画像を得る。 【構成】 画像表示装置が単位時間に再生可能な画像枚
数以上のレートで記録撮影した画像を符号化した画像情
報を、通常再生時に用いる基本画像情報と、この情報を
除いた補完画像情報とを光ディスク１の別領域にそれぞ
れ記録し、通常再生時には表示装置が単位時間に再生可
能な画像枚数の基本画像情報を再生し、低速再生時には
この速度に応じて光ディスク１の特定領域に記録してあ
る補完画像情報もあわせて再生する。また、ビデオスト
リームの特定領域に補完情報の有無を示す補完情報フラ
グと補完情報開始アドレス、補完情報サイズ、低速再生
のレートを示した補完情報レートを記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像情報を符号化し
て記録した画像情報記録ディスク媒体、およびこのディ
スク媒体から画像信号を再生する画像信号再生方法およ
び画像信号再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル画像信号を圧縮する符号化技
術が進むにつれ、圧縮された画像信号を光ディスクに記
録することによって、従来のＶＴＲ等に代表されるよう
なテープ媒体に比べて、検索性や操作性に優れた光ディ
スク装置を実現することが可能となってきている。この
ような光ディスク装置は、ディジタル信号として記録さ
れるため、アナログ画像信号を記録する場合に比べてダ
ビングによる劣化が無い他、光記録再生であるため、非
接触で信頼性に優れている。

【０００３】一方、上記のようなディジタル画像信号を
データ圧縮する符号化方法としては、例えば、現在規格
化が進められているＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔ
ｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）
方式によるものがある。図６はレイヤ（階層）構造を有
するＭＰＥＧ方式による画像信号符号化方法によって符
号化されたデータの構成を簡略化して示した図である。

【０００４】図において、１００は複数枚の画面の画像
信号を一まとまりにした符号化単位であるＧＯＰ（Ｇｒ
ｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）や画像フォーマット
を指定するシーケンスヘッダから構成されるシーケンス
レイヤ、１０１は複数の画面（ピクチャ）から構成され
るＧＯＰレイヤ、１０２は１画面を分割した複数のスラ
イスから構成されるピクチャレイヤ、１０３は１スライ
スを分割した複数のマクロブロックから構成されるスラ
イスレイヤ、１０４は輝度信号（Ｙ）の４ブロックＹ０
〜Ｙ３と色差信号Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）の１ブロックおよび色
差信号Ｃｂ（Ｂ−Ｙ）の１ブロックから構成されるマク
ロブロックレイヤ（ＭＢ）、１０５は８画素×８画素か
ら構成されるブロックレイヤである。そして、符号化さ
れたデータは、上記のような構造をもったビットストリ
ーム（連続化されたシリアルデータ）として出力され
る。

【０００５】シーケンスレイヤ１００は図７に示すよう
な構造を有している。図において、１０６ａ，１０６
ｂ，１０６ｃ，１０６ｄはＧＯＰ、また、１０７ａ，１
０７ｂ，１０７ｄはシーケンスヘッダ（ＳＨ）で、画像
の画素数やライン数等の画像フォーマットを指定するた
めに設けられており、すべてのＧＯＰの先頭に付けるこ
とができる。この例では、ＧＯＰ１（１０６ａ），ＧＯ
Ｐ２（１０６ｂ），およびＧＯＰ４（１０６ｄ）はその
先頭にシーケンスヘッダを付けたＧＯＰであり、また、
ＧＯＰ３（１０６ｃ）はシーケンスヘッダを付けないＧ
ＯＰを示している。さらに、各ＧＯＰレイヤ１００の先
頭のＧＯＰ１０６ａには、シーケンス（タイトル、プロ
グラム）開始からの時間を表わすデータ（以下、「タイ
ムコード」という）が設けられている。

【０００６】また、ＭＰＥＧ規格における複数枚の画面
の画像信号を一まとまりにした符号化単位であるＧＯＰ
（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）１００は図８に
示すような構造を有している。この例は、例えば１０画
面を１ＧＯＰとする場合を示しており、１つのＧＯＰの
画像信号は、フレーム間予測を用いることなく生成され
るフレーム内符号化画面１０８（以下、「Ｉピクチャ」
という）、時間的に前（過去）に位置するＩピクチャ１
０８またはＰピクチャによる順（前）方向フレーム間予
測を用いて生成されるフレーム間順方向予測符号化画面
１０９（以下、「Ｐピクチャ」という）、および時間的
に前および後（過去および将来）に位置するＩピクチャ
１０８またはＰピクチャ１０９を参照画面とした双方向
予測を用いて生成される双方向予測符号化画面１１０
（以下、「Ｂピクチャ」という）の各信号によって構成
される。そして、このような３種類の画面（ピクチャ）
がいくつか組合わさった構造として光ディスクに記録さ
れる。

【０００７】そして、ＧＯＰを構成するＩピクチャ
（面）、Ｐピクチャ（面）、およびＢピクチャ（面）は
次のような性質を有している。すなわち、Ｉピクチャ１
０８はフレーム内ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉ
ｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散コサイン変換）を行う
ことによって生成されているため、この画面単独で他の
ピクチャを参照することなく画像を再生することが可能
であるが、Ｐピクチャ１０９は前方向の画面を参照して
動き補償を行うことによって符号化されているため、上
記Ｉピクチャ１０８を再生した後でなければ画像を再生
することが出来ず、さらに、Ｂピクチャ１１０は、両方
向からの予測画面であるため、前後にあるＩピクチャ１
０８またはＰピクチャ１０９を再生した後でなければ画
像を再生することができない。

【０００８】そこで、他のピクチャを参照して符号化さ
れるＰピクチャおよびＢピクチャを図８に矢印で示すよ
うに、１つのＧＯＰ内で閉じるように、すなわち、Ｐピ
クチャおよびＢピクチャの参照画面がそのＧＯＰ内の画
面を参照するように符号化を行えば、１つのＧＯＰの画
像信号はそれ単独で復号化して再生することが可能とな
る。

【０００９】一方、両方向からの予測を行って符号化さ
れるＢピクチャ１１０が、最もデータ量が少なく、符号
化効率が良いが、反面、このＢピクチャ１１０は単独で
再生できず、Ｉピクチャ１０８やＰピクチャ１０９を必
要とするため、その分Ｂピクチャ１１０の枚数を増やす
と処理に必要なバッファメモリ量が増えるとともに、符
号化および復号化に伴う遅延時間が増大する。しかし、
光ディスク等に代表される蓄積系メディアにおいては、
長時間記録のために圧縮効率の良い符号化方式が望まれ
ること、上記画像再生の遅延時間はあまり問題にならな
いことなどから、上記のような符号化方式が適してい
る。

【００１０】ここで、従来のテープ媒体を用いた画像再
生装置の低速再生について説明する。図９（ａ）に示す
ように一般のテレビモニタは３０フレーム／秒の割合で
各フレームを再生する。このためテープ媒体に記録され
ている画像情報もこれと同じ割合で撮影されたものを使
用している。もとの情報が３０フレーム／秒なので、例
えば１／２倍速で再生した場合には図９（ｂ）に示すよ
うに１５フレーム／秒の動画となり、滑らかさが欠けた
画質になる。

【００１１】この事情は、光ディスク媒体を用いた再生
装置においても同様であり、低速再生時には、滑らかさ
が欠けた画質になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題点を解消するためになされたもので、低速再生を
行った場合でも、滑らかな画像を再生できる情報記録デ
ィスク媒体、およびその媒体を用いた画像情報再生方法
および装置を得ることを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る画
像情報記録ディスク媒体は、画像表示装置が単位時間に
再生可能な画像枚数以上のレートで記録撮影した画像を
符号化した画像情報を、通常再生時に用いる基本画像情
報と、この基本画像情報を除いた補完画像情報とに分割
してディスク媒体の異なる記録領域にそれぞれ記録した
ものである。

【００１４】請求項２の発明に係る画像情報記録ディス
ク媒体は、ビデオストリームの特定領域に、補完情報の
有無を示す補完情報フラグ、補完情報開始アドレス、補
完情報サイズ、および低速再生のレートを示す補完情報
レートを記録したものである。

【００１５】請求項３の発明に係る画像情報再生方法
は、通常再生時には表示装置が単位時間に再生可能な画
像枚数の基本画像情報を再生し、低速再生時には該速度
に応じてディスクの特定領域に記録してある、通常再生
時には再生しない画像情報もあわせて再生するようにし
たものである。

【００１６】請求項４の発明に係る画像情報再生装置
は、請求項２に記載のディスク媒体から画像情報を低速
再生するとき、通常再生時には不連続になる参照値を、
低速再生のレートを示した補完情報レートにしたがって
連続となるよう変換する参照値変換制御手段を備えたも
のである。

【００１７】

【作用】請求項１の発明に係る画像信号記録ディスク媒
体は、低速再生時に滑らかな再生画像が得られると同時
に、通常再生は基本画像情報のみを読み取るだけで可能
なために効率の良い読み取り動作が可能となる。

【００１８】請求項２の発明に係る画像情報記録ディス
ク媒体は、画像情報内に記録した補完情報の有無を示す
補完情報フラグと補完情報開始アドレス、補完情報サイ
ズ、低速再生のレートを示した補完情報レートを記録し
ているので、低速再生時に必要となる補完情報を効率良
く得ることが可能となる。

【００１９】請求項３の発明に係る画像情報再生方法
は、低速再生時に滑らかな再生画像が得られると同時
に、使用者の要求する再生速度に応じて、適宜補完情報
を読み出すことにより過不足のない再生画像情報を得る
ことが可能となる。

【００２０】請求項４の発明に係る画像情報再生装置
は、通常再生時に不連続になる参照値を、低速再生のレ
ートを示した補完情報レートにしたがって連続となるよ
う変換する参照値変換制御手段を備えているので、参照
値を連続に維持することが可能となる。

【００２１】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例について、図面をも
とに説明する。図１は本実施例における符号化圧縮され
た画像情報の構成および光ディスクへの記録位置を示す
図である。図１（ａ）において、“Ｉ”、“Ｐ”、
“Ｂ”はそれぞれＭＰＥＧ方式で圧縮された画像タイプ
をあらわす。“Ｉ”はＩピクチャをあらわし、このＩピ
クチャのみの情報から符号化された画面で、時間方向の
冗長度を削減するフレーム間予測を用いずに生成され
る。“Ｐ”はＰピクチャをあらわし、ＩまたはＰピクチ
ャからの予測をおこなってできる画面である。一般にＰ
ピクチャ内のマクロブロックタイプは、予測メモリを用
いないフレーム内予測画面と、予測メモリを用いる順方
向フレーム間予測画面の両方を含んでいる。“Ｂ”はＢ
ピクチャをあらわし、双方向予測によって生成される。
画面タイプの下の数字はテンポラル・リファレンスと呼
ばれるものでピクチャの再生順を示すものである。

【００２２】通常のＮＴＳＣ方式のＴＶ信号の、１秒あ
たりのフレーム数はほぼ３０フレーム／秒）である。こ
れに対し、本実施例１で用いる画像は、例えば毎秒１２
０フレームで撮影されたものや、それと同様のアニメー
ションなどである。

【００２３】これをＴＶ受像機で扱える３０フレーム／
秒で符号化すると、再生画像は１／４倍の低速再生にな
る。そこでこの画像情報を４フレームにつき１フレーム
の割合で再生すると、通常の速度で再生される。同様に
２フレームにつき１フレームの割合で再生すると、１／
２倍の低速再生が実現できる。

【００２４】ディスク媒体への情報記録の方法を以下に
示す。通常の速度で再生する場合に読みだす画像情報を
基本情報、低速再生時にしか読みださない画像情報を補
完情報とすると、図１（ｂ）に示すように、基本情報は
通常の画像情報を記録するのと同様に、ディスク媒体１
の内周に設けた記録領域１ａに連続的に記録する。これ
に対し、補完情報はディスクの外周に設けた記録領域１
ｂにまとめて記録する。

【００２５】本実施例では基本情報が４枚に１枚の割合
であるので、ＮＴＳＣ方式の場合１２０フレーム／秒で
撮影されたものを用いており、１／２倍再生の場合は、
補完情報ｂと基本情報を読み出すことで３０フレーム／
秒の低速再生が行われ、１／４倍再生の場合は、補完情
報ａと補完情報ｂと基本情報を読み出すことで３０フレ
ーム／秒の低速再生が行える。

【００２６】図２はＭＰＥＧ規格におけるＧＯＰ層中の
データフローチャートを示した図である。図中、グルー
プスタートコードはＧＯＰの開始コードを、タイムコー
ドはシーケンスの先頭からの時間を、クローズドＧＯＰ
フラグはＧＯＰ内の画像が他のＧＯＰから独立して再生
が可能であることを、ブロークンリンクフラグは先行す
るＧＯＰデータが編集のためには使用不可能であること
を、拡張開始コードはグループ拡張領域のスタートを、
グループ拡張データはグループ拡張データを、ユーザデ
ータスタートコードはユーザデータ領域のスタートを、
ユーザデータはユーザデータ領域のデータを、ピクチャ
層は一枚の画面に共通な属性をそれぞれ示す。ＧＯＰと
はＧｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅの略でありランダ
ムアクセスの単位となる画面グループの最小単位であ
る。ここでユーザデータとはユーザが自由にデータを挿
入してもよいとされている領域であり、本実施例におい
ては、この領域に補完情報があるかどうか、つまり補完
情報を用いての低速再生が可能かどうかを示す補完情報
フラグと、補完情報の格納している領域の開始アドレス
を示す補完情報開始アドレスを示す補完情報開始アドレ
スと、そしてその補完情報のサイズを示す補完情報サイ
ズと、補完情報を含めた画像情報がどのくらいのピクチ
ャレートで撮影されたものであるかを示す補完情報レー
トの４つの領域を定義する。

【００２７】補完情報は低速再生可能箇所のみに発生す
るもので、ディスクに記録されている画像情報全てにわ
たって本方法で符号化されている必要性はなく、野球、
サッカー、ゴルフなどのスポーツ番組において、ボール
に追従するシーンなど低速再生の必要性が高い箇所のみ
の補完情報をディスクに記録しておけばよい。よって補
完情報の記録領域は、基本情報を記録する領域に比べて
かなり低くすることが可能である。

【００２８】画像情報を圧縮符号化する方法を以下に示
す。圧縮されたピクチャタイプには上でも述べているよ
うに“Ｉ”、“Ｐ”、“Ｂ”の３つのピクチャタイプが
ある。低速再生時に使用する補完情報は“Ｂ”タイプを
用いる。これは２つの理由による。１つめはＢピクチャ
タイプは３つのタイプの中でもっとも情報量が少なく補
完情報記録領域が少なくできるためである。２つめは補
完情報は低速再生画であるために連続する画面では変化
の度合が少なく相関の高いので、“Ｉ”，“Ｐ”タイプ
のピクチャを用いなくても高画質を維持できるためであ
る。

【００２９】本実施例で示した方式で光ディスク１に記
録した画像情報を再生する場合、参照値（以下、「テン
ポラルリファレンス値」という）と呼ばれる画像の再生
順をあらわす数字が問題になる。図１（ａ）の画面タイ
プの下に示した数字を例にとると、符号化したビデオス
トリームのテンポラルリファレンスは１，２，３，４，
５・・・と順序よく並んでいるために通常再生できる
が、１／４倍の低速再生になる。また、基本情報のみを
再生した場合、テンポラルリファレンスは４，８，１２
・・・・・と定数倍はなれたところにあるので、一般の
デコーダにかからない場合がある。

【００３０】図３は本実施例における光ディスク再生装
置の構成を示すブロック回路図で、１は光ディスク、２
は再生アンプ、３は復調器、４は誤り訂正手段、５はテ
ンポラルリファレンス制御手段、６はバッファ、７は復
号化手段、８はＤ／Ａ変換器、９は再生制御手段、１０
は光ヘッド制御手段、１１は補完情報読み取り制御手段
である。

【００３１】再生制御手段９は、通常再生か、１／２倍
あるいは１／４倍の再生かを示す再生速度要求信号を受
け、この信号をテンポラルリファレンス変換制御部５へ
送信する。

【００３２】テンポラルリファレンス変換制御手段５
は、通常再生時にはテンポラルリファレンスの値を１／
４倍し該値を処理する。また、１／２倍低速再生時には
テンポラルリファレンスの値を１／２倍し該値を処理す
る。また１／４倍低速再生時にはテンポラルリファレン
スの値をそのままとして処理する。さらに再生制御手段
９は再生モードの変更点で復号化手段７にテンポラルリ
ファレンスのリセット／セット処理を行う。

【００３３】補完情報読み取り手段１１は、再生モード
とＧＯＰ層のユーザ領域に記録してある補完情報フラ
グ、補完情報開始アドレス、補完情報サイズ、補完情報
レートに応じてディスクの特定領域に記録してある補完
情報を読み出すために光ヘッド制御手段１０を介して光
ヘッドを制御する。

【００３４】図４は通常再生時におけるフローチャート
を示す。まず再生が開始されると補完情報があるかを補
完情報フラグより調べる。この補完情報がある場合は、
通常再生においてはテンポラルリファレンス値が連続で
ない。そのために補完情報レートを読み取り、テンポラ
ルリファレンスを連続にするような変換を行う。図１を
例にとると、テンポラルリファレンス値を１／４倍する
ことで行なえる。

【００３５】図５は低速再生時におけるフローチャート
を示す。まず再生が開始されると上で述べた通常再生時
におけるフローにしたがった動作をする。低速再生要求
信号が入力されると、まず補完情報があるかどうかを調
べる。なければ、通常の低速再生を行う。ある場合はテ
ンポラルリファレンス変換を行う。そして補完情報を読
み取り、基本情報とあわせて低速再生用のバッファ上で
ビデオストリームを構成する。その後本ストリームを復
号手段に送り、デコード、再生する。

【００３６】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に示すような効果を奏する。請求項１の発
明によれば、画像表示装置が単位時間に再生可能な画像
枚数以上のレートで記録撮影した画像を符号化した情報
を扱っているので、低速再生時にはビデオテープよりも
なめらかな再生画像が得られる。また通常再生で用いる
基本画像情報と低速再生時のみに用いる補完画像情報を
分割配置して記録するために、通常再生時において無駄
な情報の読み取りがなくなり、効率を従来通り維持でき
る。

【００３７】請求項２の発明によれば、ビデオストリー
ムの特定領域に補完情報の有無を示す補完情報フラグと
補完情報開始アドレス、補完情報サイズ、低速再生時の
レートを示した補完情報レートを記録し、通常再生時に
も連続したテンポラルリファレンス値を得ることを可能
としたので、ＭＰＥＧ規格の範囲を逸脱することなくビ
デオストリームを構成できる。

【００３８】請求項３の発明によれば、画像表示装置が
単位時間に再生可能な画像枚数以上のレートで記録撮影
した画像を符号化した情報を扱っているので、低速再生
時にはビデオテープよりもなめらかな再生画像が得られ
る。さらに、１／２倍速再生、４／１倍速再生などユー
ザの要求に応じた速度での再生が、補完情報を適宜選択
することにより可能となる。

【００３９】請求項４の発明によれば、ビデオストリー
ムを、基本画像情報と補完画像情報に分離したので、Ｍ
ＰＥＧ規格で規定されているテンポラルリファレンスの
値が離散的になるが、このテンポラルリファレンスの値
を連続値に変換する手段を設けたので、ＭＰＥＧ規格の
範囲を逸脱することのないＭＰＥＧストリームが得られ
る画像情報再生装置が構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例における符号化圧縮された
画像情報の構成、および符号化圧縮された画像情報の記
録媒体への記録位置を示す図である。

【図２】 本実施例におけるＭＰＥＧ規格におけるＧＯ
Ｐ層中のユーザデータ領域を示す図である。

【図３】 本実施例における光ディスク再生装置の構成
を示すブロック回路図である。

【図４】 本実施例における通常再生時におけるフロー
チャートである。

【図５】 本実施例における低速再生時におけるフロー
チャートである。

【図６】 ＭＰＥＧ方式による符号化方法のデータ構成
を示す図である。

【図７】 ＭＰＥＧ方式による符号化方法のシーケンス
レイヤの構成を示す図である。

【図８】 ＭＰＥＧ方式による符号化方法のＧＯＰの構
造を示す図である。

【図９】 従来の画像再生装置における低速再生時のフ
レームレートを示す図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク、２ 再生アンプ、３ 復調器、４ 誤
り訂正手段、５ テンポラルリファレンス制御手段、６
バッファ、７ 復号化手段、８ Ｄ／Ａ変換器、９
再生制御手段、１０ 光ヘッド制御手段、１１ 補完情
報読み取り制御手段、１００ シーケンスレイヤ、１０
１ ＧＯＰレイヤ、１０２ ピクチャレイヤ、１０３
スライスレイヤ、１０４ マクロブロックレイヤ、１０
５ ブロックレイヤ、１０６ ＧＯＰ、１０７ シーケ
ンスヘッダ、１０８ Ｉピクチャ、１０９ Ｐピクチ
ャ、１１０ Ｂピクチャ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数に分割された記録領域を有し、画像
   表示装置が単位時間に再生可能な画像枚数以上のレート
   で撮影された画像を符号化した画像情報を通常再生時に
   用いる基本画像情報と、この基本画像情報を除いた補完
   画像情報とに分割して上記分割された記録領域ごとに区
   分して記録してなる画像情報記録ディスク媒体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像情報記録ディスク
   媒体において、ビデオストリームの特定領域に補完情報
   の有無を示す補完情報フラグ、補完情報開始アドレス、
   補完情報サイズ、および低速再生のレートを示す補完情
   報レートを記録してなることを特徴とする画像情報記録
   ディスク媒体。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のディス
   ク媒体から記録画像情報を再生するとき、通常再生時に
   は基本画像情報を再生し、低速再生時には基本画像情報
   とともに補完画像情報をも再生してなめらかな低速再生
   画を得るようにした画像情報再生方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の画像情報記録ディスク
   媒体から記録画像情報を再生する画像情報再生装置にお
   いて、通常再生時に不連続になる参照値を、低速再生時
   のレートを示した補完情報レートにしたがって連続とな
   るように変換する参照値変換制御手段を備えたことを特
   徴とする画像情報再生装置。