【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶ規格の動画とともに高画質・高画素の静止画を従来機器と互換性を有して同時に記録再生可能とするための静止画記録装置、
静止画再生装置、静止画記録方法及び静止画再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像信号をディジタル化して記録ならび再生する民生用機器として、ＨＤディジタルＶＣ
Ｒコンファレンス（HD DIGITAL VCR CONFERENCE ; SPEC
IFICATION of DIGITAL VCR for CONSUMER-USE Aug.199
3）で規格化されたＤＶ規格のビデオムービーが発売されている。 このＤＶ規格のムービーは、現行ＴＶ方式に対しては１フレームの映像信号を水平画素７２０、垂直有効ライン２４０の２フィールド信号で構成し記録する。 その為、静止画を記録する場合、撮像部から供給された信号をメモりで取り込み５秒程度同一のフレーム信号を圧縮部に供給する事で静止画記録を可能にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来の構成では、水平画素が７２０でかつ垂直有効ライン数２４０以外の信号を解像度を損なわず記録再生する事が不可能である。 今日、静止画記録は、ＳＸＧＡ以上の画素がディジタルカメラで記録再生可能となっている。 本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、従来との互換性を確保しつつＳＸＧＡを越えるあらゆる画素数の静止画の記録及び再生を可能とする静止画記録再生のための装置及びその方法を供給することを目的にする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため本発明は、ＤＶ規格での圧縮の単位である１ビデオセグメントに於ける圧縮器の目標圧縮率を数％高めた設定にする。 その結果、伝送用のシンクブロックにはデータが未格納となる領域が発生する。 この領域に複数フレームに渡りＪＰＥＰ（Joint Photographic Experts Group）
規格で圧縮した高画素静止画信号を格納する。

【０００５】以上の結果、従来の本機能を有しない記録再生機で再生した場合にも弊害を与えること無く、高画素静止画像を記録再生する事が可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の発明は、１フレームの映像信号をｍ×ｍ画素で構成されるブロックに分割し、前記ブロックを直交変換、量子化及び可変長符号化を用いて複数ブロック単位でデータ量を予め定められた目標値Ｍ以下に圧縮する第１の圧縮器と、１フレームの映像信号を圧縮し、データ量を予め定められた目標値Ｎ
以下に圧縮する第２の圧縮器と、第１の圧縮器から出力された各ブロックの圧縮信号を周波数成分の低い方から予め定められたデータ量以下分だけ分割した低周波数成分とそれを越える高周波成分に分け、両成分を伝送ブロックの異なる領域に格納するとともに、この格納処理で余った領域に第２の圧縮器の出力信号を順次格納し出力する合成器とを備えた構成としたものであり、第１の圧縮器は、例えば、水平有効画素７２０、垂直有効ライン２４０の標準テレビジョン信号をＤＶ規格に準じて圧縮する。 但し圧縮率は数％高めることで格納領域に隙間を発生させる。 第２の圧縮器は、例えば任意の画素サイズに対応したＪＰＥＧ方式の圧縮器である。 第２の圧縮信号は、第１の圧縮で発生した隙間領域に数フレームに渡り格納される。 この結果、従来と互換性を確保して高画素静止画信号の記録を実現できる。

【０００７】本発明の第２の発明は、受信された伝送ブロックから、第１の圧縮手法で圧縮されたｍ×ｍ画素のブロック信号を格納領域の予め定められた領域に格納された低周波成分と他の複数格納領域に跨って格納された高周波成分を検出して剥離し、各ブロック単位で低周波成分と高周波成分を繋ぎ合わせて第１の圧縮信号として出力すると共に、各伝送ブロックの第１の圧縮信号の剥離後の隙間領域のデータを連結し第２の圧縮信号として出力する分離器と、分離器から供給された第１の圧縮信号をブロック単位で可変長復号、逆量子化及び逆直交変換を行いフレーム単位の映像信号に復号する第１の伸張器と、分離器から供給された第２の圧縮信号を復号しフレーム単位の映像信号に戻す第２の伸張器とを備えた構成としたものであり、分離器は第１の圧縮方式で圧縮された信号（低周波成分と高周波成分）を検出し、各ブロック毎に接続し出力する。 同時に複数フレームの隙間領域に格納された第２の圧縮方式で圧縮された信号をつなぎ合わせ出力する。 その結果、従来の映像信号と同時に高画素静止画記録の再生を可能とする。

【０００８】以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

【０００９】（実施形態１）図１は、本発明の実施の形態による静止画記録再生装置の構成を示すブロック図である。

【００１０】図１において、１は内蔵のレンズ及び撮像素子を有し、映像信号を生成する撮像器、２は撮像器１
から出力されたＳＸＧＡ静止画（水平有効画素１２８
０、垂直有効ライン１０２４）の標本値データを一時格納するメモリ、３はＳＸＧＡ静止画をＤＶ規格のフレーム画（各フィールドが水平有効画素７２０、フィールド垂直有効ライン２４０で構成）に変換する画素数変換器、４はブロック化器、５は離散コサイン変換器（以下、ＤＣＴ器と称す）、６はデータ量見積器、７は量子化器でデータ量見積器６からの制御に基づき入力された信号に逆数を乗算する量子化値を決定する。 ８は可変長符号化器である。 ９は、ブロック化器４、ＤＣＴ器５、
データ量見積器６、量子化器７及び可変長符号化器８から構成される第１の圧縮器である。 １０はＪＰＥＧ方式の圧縮手法を用いＳＸＧＡ形式の映像信号を予め定められたデータ量に圧縮する第２の圧縮器、１１は第１の圧縮器９及び第２の圧縮器１０の出力信号を伝送用のシンクブロックに決められた規則に基づき格納する合成器である。 １２は受信したシンクブロックから第１の圧縮信号９と第２の圧縮信号１０を分離する分離器、１３は分離器１２から出力された第１の圧縮信号を元のＤＶ規格の映像信号に伸張する第１の伸張器、１４は分離器１２
から出力された第２の圧縮信号を元のＳＸＧＡ静止画に復号する第２の伸張器である。 第１及び第２の伸張器１
３，１４の出力信号は、各々第１及び第２の出力端子１
５、１６に供給される。

【００１１】なお、以上の構成において、合成器１１と分離器１２の間には、記録媒体を介する記録再生手段または伝送路が存在する。 そして、本実施の形態では、少なくとも合成器１１以前が記録装置であり、少なくとも分離器１２以降が再生装置である。

【００１２】図２は、図１に示した可変長符号化器８の出力信号の説明図である。 また、図３及び図４は、図１
の合成器１１から出力されるシンクブロックの構成図である。

【００１３】以上のように構成された本実施の形態による静止画記録再生装置について、以下その動作を説明する。

【００１４】撮像器１の内蔵レンズ及び撮像素子により光−電気変換された映像信号は、一旦メモリ２に格納される。 メモリ２には、ＳＸＧＡ画素（水平有効画素１２
８０、垂直有効ライン１０２４）の高画素静止画が供給され格納される。 ＤＶ規格に基づき圧縮処理を行う第１
の圧縮器９は、対応画素数が規格で決まっているために、このままでは圧縮処理が行えない。 そこで、画素変換器３はメモリ２に格納された映像信号を水平及び垂直方向に間引きＤＶ規格の水平有効画素７２０、垂直有効ライン２４０のフィールド画に変換する。 同時にメモリ２の出力信号は、第２の圧縮器１０に供給される。 第２
の圧縮器１０は、ディジタルカメラに用いられるＪＰＥ
Ｇ規格の圧縮を行う圧縮器である。 供給されたＳＸＧＡ
画素の映像信号は、予め定められたデータ量（例えば、
500kByte）に圧縮される。

【００１５】ブロック化器４は、画素変換器３から供給された１フレーム単位の映像信号を画面の異なった５カ所から各々６ＤＣＴブロック（８×８画素で構成された輝度信号４ブロックと色差信号Ｃｂ，Ｃｂ各１ブロック）を抽出する。 この計３０ＤＣＴブロックを、１ビデオセグメントと定義する。 よってＮＴＳＣ方式の映像信号１フレームは、２７０ビデオセグメントで構成される。

【００１６】ＤＣＴ器５は、ブロック化器４から供給された８×８画素単位のブロック信号に対し、適応型２次元離散コサイン変換を施し、ＤＣ値、ＡＣ値と動き情報
mo（１ビット）をデータ量見積器６及び量子化器７に出力する。 データ量見積器６は、１ビデオセグメント単位で量子化処理及び可変長符号化処理を行った後のデータ量が一定以下になる各ＤＣＴブロックの量子化ステップを算出する。 本発明の適用例であるＤＶ規格では、１ビデオセグメントの映像信号を伝送する為に用意された５
シンクブロックの容量は、３８５バイト（７７バイト×
５）である。 本実施の形態では、このより３８５バイトより例えば５％低い３６６バイトを目標にデータ量見積を行い、各ＤＣＴブロック毎の量子化ステップ値を算出する。 量子化器７は、データ量見積器６から供給された量子化スペックに基づき量子化処理を行う。 量子化器７
はＤＣＴ器５から供給された信号に量子化ステップ値の逆数を乗算し、量子化情報（４ビットのQNOと２ビットのClass）と共に可変長符号化器８に出力する。 可変長符号化器８は、２次元ハフマン符号に基づき（ゼロラン数、値）の組み合わせを発生確率の高い物ほどビット長の短い符号に割り当てる。 ＤＶ規格では、符号長３ビットから１６ビットの可変長符号が存在する。 各ＤＣＴブロックはＤＣ値以外のＡＣ値は全て可変長符号化される。 そして、可変長符号の最後には、各部ブロックの終わりを示す４ビットのＥＯＢ（End Of Block）コードが付加される。 可変長符号化器８で可変長符号化された信号は合成器１１に出力される。

【００１７】合成器１１は、可変長符号化器８から供給された信号を７７バイトで構成される伝送用のシンクブロックに定められた規則に従って格納する。 合成器１１
は、１ビデオセグメントを５シンクブロックに格納する。 図２に１ビデオセグメントの各ＤＣＴブロックのデータ量の一例を示す。 １つのＤＣＴブロックのデータは、９ビットのＤＣ値、２ビットのClass情報、１ビットのmo情報、ハフマン符号化された可変ビット長のＡＣ
値、４ビットのＥＯＢコードで構成される。 輝度信号（Ｙ）のＤＣＴブロック（ＤＣＴ番号６ｍ、６ｍ＋１、
６ｍ＋２、６ｍ＋３：ｍは０以上の整数）において、１
４バイト以下のＡＣ値が低周波成分であり、それ以上のＡＣ値が高周波成分である。 同様に色差信号（Ｃｒ、Ｃ
ｂ）のＤＣＴブロック（ＤＣＴ番号６ｍ＋４、６ｍ＋
５：ｍは０以上の整数）において、１０バイト以下のＡ
Ｃ値が低周波成分であり、それ以上のＡＣ値が高周波成分である。

【００１８】図３を用いて、第１の圧縮器９から出力された信号のシンクブロックへのデータの格納法を説明する。 シンクブロックは、修正情報（STA）と量子化情報（QNO）用の１バイト、輝度信号のＤＣＴブロック用の各１４バイト、色差信号のＤＣＴブロック用の各１０バイトで構成される。 シンクブロックへの格納は、以下の３ステップで行われる。

【００１９】ステップ１：各ＤＣＴブロックに対応した固定領域（１４バイトまたは１０バイト）にＤＣＴブロックの低周波成分を優先的に格納する。

【００２０】ステップ２：５シンクブロック毎に同一シンクブロックに属するＤＣＴブロックの高域成分をＤＣ
Ｔ番号の小さいものから順番に、低域成分を格納した後に発生した隙間領域に格納可能なビットまで格納する。

【００２１】ステップ３：それでも格納出来なかった高域成分をＤＣＴ番号の小さいものから５シンクブロックのＤＣＴ番号の番号の小さい隙間領域に格納する。

【００２２】上記の格納法により、基本的に全ての可変長符号語が格納完了となる。 格納終了後には、１ビデオセグメントに割り当てられた５シンクブロックには伝送データが未格納の隙間領域が約１９バイト発生する。 ここに第２の圧縮器１１から供給された信号を格納する。
第２の圧縮器１１からの信号を格納するための領域は、
図４に示すように、１ビデオセグメントで１９バイト確保される為、５００ｋバイトのデータを伝送する為には９８フレーム（３．３秒）で伝送可能である。 この時間は、現在のＤＶ規格を用い静止画を記録する時間に対し十分短い時間であり、使用者に取って苦になる時間では無い。

【００２３】次に、上記方法に基づき格納された信号を復号する方法に関して説明する。 シンクブロック単位で伝送された信号を復号する場合、格納時のステップ１〜
３の逆の手順で第１の圧縮器９で生成された可変長符号語と、第２の圧縮器１０で生成された信号を分別し、抽出する。 分離は以下の４ステップで行われる。

【００２４】ステップ１：輝度ブロック及び色差ブロックに割り当てられた１４バイト及び１０バイトの固定領域の可変長符号語を順次復号し、ＥＯＢコードを検索する。 固定領域内でＥＯＢコードが検出できた場合、その残りの領域には他のＤＣＴブロックの高域成分が格納されていると判断する。

【００２５】ステップ２：同一シンクブロック内の高域成分を全て繋ぎ合わせ、ＥＯＢコードが未検出のＤＣＴ
ブロックの低域成分に接続する。 そして、順次ＥＯＢコードを検索する。 この処理を５シンクブロック毎に独立して実施する。

【００２６】ステップ３：ステップ２の処理後に５シンクブロックに存在する高域成分をシンクブロック番号の低い順番に全て接続し、５シンクブロック内でＥＯＢコードが未検出のＤＣＴブロックの低域成分に接続し、順次ＥＯＢコードを検索する。 この処理の結果、３０ＤＣ
Ｔブロックの全てで低域成分、高域成分、ＥＯＢコードが検出完了する。 以上の結果、分離器１２は第１の伸張器１３に、図２に示すような各ＤＣＴブロック毎の信号を供給する。

【００２７】ステップ４：次にステップ３の処理後に残った信号を複数ビデオセグメント単位に繋ぎ合わせる。
この信号が、第２の圧縮器１０の出力信号である。

【００２８】分離器１２は、各々分離した圧縮信号を第１及び第２の伸張器１３、１４に出力する。 第１の伸張器１３は、入力信号を１フレームの映像信号に復号し第１の出力端子１５に出力する。 また、同時に第２の伸張器１４は、入力信号をＳＸＧＡ画素の高画質静止画に復号し、第２の出力端子１４に出力する。

【００２９】以上のような処理により、静止画の記録再生に関する本機能を有しない従来のＤＶ規格の復調器に、本発明で記録した信号を供給した場合でも５シンクブロック中に全てのＤＣＴブロックの可変長符号語及びＥＯＢコードが正常に格納されている為、誤動作無く正常に動作する。 つまり、従来との互換性を有して（本機能を有さない機種でも通常に第１の圧縮信号を正常に復号出来）かつ任意の高画質静止画を同時に伝送する事が可能となる。

【００３０】なお、本実施の形態では、圧縮率を５％高めて記録するよう説明したが、画像信号のアクティビティ等を考慮して発生する隙間量をシンクブロック単位で制御しても良い。 また、本発明を用いＤＶ規格での画像を単一色の映像信号（ＡＣ値を無くし、ＤＣ値とClass
値とmo値とＥＯＢコードとする）として、高画質静止画の伝送レートを高める事も可能である。

【００３１】また、本実施の形態では、高画質静止画をＳＸＧＡとしたが、これ以上の画素数の高画質静止画でもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、１フレームの映像信号をｍ×ｍ画素で構成されるブロックに分割し、ブロックを直交変換、量子化及び可変長符号化を用いて複数ブロック単位でデータ量を予め定められた目標値Ｍ以下に圧縮する第１の圧縮器と、１フレームの映像信号を圧縮し、データ量を予め定められた目標値Ｎ以下に圧縮する第２の圧縮器と、第１の圧縮器から出力された各ブロックの圧縮信号を周波数成分の低い方から予め定められたデータ量以下分だけ分割した低周波数成分とそれを越える高周波成分に分け、両成分を伝送ブロックの異なる領域に格納するとともに、この格納処理で余った領域に第２の圧縮器の出力信号を順次格納し出力する合成器とを備えた構成としたものである。

【００３３】また、本発明は、受信された伝送ブロックから、第１の圧縮手法で圧縮されたｍ×ｍ画素のブロック信号を格納領域の予め定められた領域に格納された低周波成分と他の複数格納領域に跨って格納された高周波成分を検出して剥離し、各ブロック単位で低周波成分と高周波成分を繋ぎ合わせて第１の圧縮信号として出力すると共に、各伝送ブロックの第１の圧縮信号の剥離後の隙間領域のデータを連結し第２の圧縮信号として出力する分離器と、分離器から供給された第１の圧縮信号をブロック単位で可変長復号と逆量子化と逆直交変換を行いフレーム単位の映像信号に復号する第１の伸張器と、分離器から供給された第２の圧縮信号を復号しフレーム単位の映像信号に戻す第２の伸張器とを備えた構成としたものである。

【００３４】この結果、従来機種との互換性を維持した上で、従来不可能であった任意の画素の高画質静止画を同時に記録及び再生する事を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における静止画記録再生装置の構成を示すブロック図

【図２】同静止画記録再生装置内の第１の圧縮器の動作説明図

【図３】同静止画記録再生装置内の合成器の動作説明図

【図４】同静止画記録再生装置内の合成器の動作説明図

【符号の説明】

１ 撮像器 ２ メモリ ３ 画素変換器 ４ ブロック化器 ５ ＤＣＴ器 ６ データ量見積器 ７ 量子化器 ８ 可変長符号化器 ９ 第１の圧縮器 １０ 第２の圧縮器 １１ 合成器 １２ 分離器 １３ 第１の伸張器 １４ 第２の伸張器 １５ 第１の出力端子 １６ 第２の出力端子

フロントページの続き (72)発明者 黒澤 康行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 谷添 幸広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C053 FA07 GA11 GA20 GB01 GB22 GB26 GB33 GB36 HA40 KA01 LA01 5C059 MA23 ME02 RB11 SS15 TA53 TB06 TC19 TD14