(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手段を少なくとも備えた映像信号符号化装置であって、
前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、前記複数の圧縮モードのいずれを用いた場合でも、同一である映像信号符号化装置。
【請求項２】
前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている請求項１に記載の映像信号符号化装置。
【請求項３】
前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置手段を備え、
前記配置手段は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当てを、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで異なるようにする、請求項１又は２に記載の映像信号符号化装置。
【請求項４】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するもののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものより多くなるように設定される請求項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項５】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するものと等しくなるように設定される請求項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項６】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝度信号のサブシンクブロックと、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：５：４となるように設定される請求項３に記載の映像信号符号化装置。
【請求項７】
前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替えるレート変換手段をさらに備え、
前記符号化手段は、全ての前記圧縮モードにおいて、レート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくしている請求項１から６のいずれかに記載の映像信号符号化装置。
【請求項８】
映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化ステップを少なくとも備えた映像信号符号化方法であって、
前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、前記複数の圧縮モードに共通して同一である映像信号符号化方法。
【請求項９】
前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている請求項８に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１０】
前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置ステップと備え、
前記配置ステップにて、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当てを、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで異なるようにする、請求項８又は９に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１１】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するもののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものより多くなるように設定する請求項１０に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１２】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するものと等しくなるように設定する請求項１０に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１３】
前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝度信号の前記サブシンクブロックと、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：５：４となるように設定する請求項１０に記載の映像信号符号化方法。
【請求項１４】
前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替えるレート変換ステップをさらに備え、
前記符号化ステップは、全ての前記圧縮モードにおいて、レート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくする請求項８から１３のいずれかに記載の映像信号符号化方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の本発明の映像信号符号化装置の、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１６】
請求項３に記載の本発明の映像信号符号化装置の、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号を符号化する映像信号符号化装置、映像信号符号化方法等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル映像信号を記録する映像信号記録装置において、ＳＤＴＶ信号を記録するモードには、標準モードと長時間記録するための高圧縮モードの２種類がある。両モードは、ＨＤ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＶＣＲ  ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅのＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ−Ｕｓｅ  ＤｉｇｉｔａｌＶＣＲｓで規格化されており、標準モードはＰａｒｔ２、高圧縮モードはＰａｒｔ６に記載されている。
【０００３】
図３は従来例における圧縮方法を説明するための説明図であり、以下図３を用いて説明する。水平画素数７２０、有効ライン数４８０の輝度信号（Ｙ）と水平画素数３６０、有効ライン数４８０の２つの色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）から構成される１フレーム分の入力映像信号に対して、標準、高圧縮の各圧縮モードでは、以下の手順でレート変換ならびにブロック化を行う。
【０００４】
まず、標準モードにおいては、入力されたＣｒとＣｂを水平に１／２に間引くことによりレート変換して、サンプル数を水平１８０画素、垂直４８０ラインとする。次に、画面上で水平８画素、垂直８ラインからなるＤＣＴブロックを基本として、画面上で同じ位置にある４個のＹのＤＣＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴブロックからマクロブロックを構成し、入力映像信号を１３５０個のマクロブロックに分割する。ここで、標準モードのマクロブロックとして、図には水平方向に４個のＹのＤＣＴブロックからなるパターンを示しているが、一番右のマクロブロックの構成は若干変わる。これについては、発明の本質には関連しないので省略する。
【０００５】
次に、高圧縮モードを説明する。高圧縮モードでは、入力されるＹを３／４に間引き、ＣｒとＣｂを水平１／２、垂直１／２に間引いてレート変換する。これにより、Ｙは、水平５４０画素、垂直４８０ライン、ＣｒとＣｂは、水平１８０画素、垂直２４０ラインとなる。次に、画面上で同じ位置にある６個のＹのＤＣＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴブロックからマクロブロックを構成し、入力信号を６７５個のマクロブロックに分割する。ここで高圧縮モードの場合も標準モード同様で、図に示すマクロブロックと一番右のマクロブロックの構成は異なる。
【０００６】
標準、高圧縮のいずれの圧縮モードにおいても、上記のように作成したマクロブロックは、画面上で互いに離れた位置にある５個集めて符号化単位を形成して圧縮する。この圧縮は、１マクロブロックあたりの平均圧縮データ量が、付加情報と合わせて７７バイト、つまり符号化単位あたり３８５バイトとなるように行う。ただし、符号化単位を形成する５個のマクロブロックが有するそれぞれの画像データは互いに異なるので、それぞれのマクロブロックの有する圧縮データ量は、互いに同一であるとは限らない。
【０００７】
次に、符号化した１マクロブロックを、予めＤＣＴブロック単位でデータを配置する領域が初期値として決められているシンクブロックと呼ばれる７７バイトのブロックと対応させて、圧縮したデータを配置していくことにより圧縮データを作成する。このとき、１マクロブロックのＤＣＴブロックの個数と１シンクブロックのＤＣＴブロックの個数は同じであり、マクロブロックのＤＣＴブロックとシンクブロックのＤＣＴブロックとは、１対１で対応している。
【０００８】
図３では、標準モード時に輝度信号のＤＣＴブロックに１４バイト、色差信号のＤＣＴブロックに１０バイト、高圧縮モード時に輝度信号のＤＣＴブロックに１０バイト、色差信号のＤＣＴブロックに８バイトを初期値として割り当てている。
【０００９】
各マクロブロックの各ＤＣＴブロックの圧縮されたデータは、まず、対応する各シンクブロックの対応するＤＣＴブロックの所定の領域に配置し、次にＤＣＴブロックにデータが配置しきれない（データがあふれた）場合は、同一のシンクブロック内の、データの配置に余裕のある他のＤＣＴブロックの領域に、配置しきれないデータの配置を行う。
【００１０】
さらに、余裕のあるＤＣＴブロックがない場合は、同一符号化単位内で、データの配置に余裕のある他のシンクブロックのＤＣＴブロックの領域に、配置しきれないデータを配置する。
【００１１】
このように符号化した結果、標準モードでは１６６Ｍｂｐｓの入力映像信号を、レート変換により１２４Ｍｂｐｓに変換し、それを２５Ｍｂｐｓに圧縮するのでレート変換後の信号に対する圧縮率は１／５となる。一方の高圧縮モードでは、入力映像信号をレート変換により８３Ｍｂｐｓに変換し、それを１２．５Ｍｂｐｓに圧縮するので、レート変換後の信号に対する圧縮率は１／６．６となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、このような映像信号符号化装置においては、入力サンプリングならびにマクロブロック構造を変更することにより、同一信号を２つのモードで圧縮することが実現できる。
【００１３】
しかしながら、上記従来例では、マクロブロック内の全ＤＣＴブロック数は、標準では６個であるのに対し、高圧縮では８個と、それぞれの圧縮モード毎に異なっている。
【００１４】
したがって、映像信号符号化装置のハードウェアは両方のパターンを扱えるような設計をする必要があり、回路規模が増加していた。
【００１５】
また、上記従来例においては、復号化された映像信号において、色の劣化が目立つために青色よりも赤色の圧縮率が低くなるように設定することが多い。つまり、青色より赤色のデータの方が発生符号量が増加してしまう。これは特に高速再生時の画質を劣化させる要因となってしまっていた。
【００１６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、圧縮モードの種類によらず、回路規模を増加させる必要のない映像信号符号化装置、映像信号符号化方法等を得ることを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、高速再生時においても、画質の劣化を防ぐ映像信号符号化装置、映像信号符号化方法等を得ることを目的とする。
【００１８】
【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、第１の本発明（請求項１に対応）は、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手段を少なくとも備えた映像信号符号化装置であって、
前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、前記複数の圧縮モードのいずれを用いた場合でも、同一である映像信号符号化装置である。
【００１９】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている上記本発明である。
【００２０】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置手段を備え、
前記配置手段は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当てを、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで異なるようにする、第１又は第２の本発明の映像信号符号化装置である。
【００２１】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するもののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものより多くなるように設定される上記本発明である。
【００２２】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するものと等しくなるように設定される上記本発明である。
【００２３】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝度信号のサブシンクブロックと、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：５：４となるように設定される上記本発明である。
【００２４】
また、第７の本発明（請求項７に対応）は、前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替えるレート変換手段をさらに備え、
前記符号化手段は、全ての前記圧縮モードにおいて、レート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくしている上記本発明である。
【００２５】
また、第８の本発明（請求項８に対応）は、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化ステップを少なくとも備えた映像信号符号化方法であって、
前記マクロブロック内におけるサブマクロブロックの総数は、前記複数の圧縮モードに共通して同一である映像信号符号化方法である。
【００２６】
また、第９の本発明（請求項９に対応）は、前記マクロブロック内にて、前記輝度信号のサブマクロブロックと、前記色差信号のサブマクロブロックとの割合は、前記圧縮モード毎に異なっている上記本発明である。
【００２７】
また、第１０の本発明（請求項１０に対応）は、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置ステップと備え、
前記配置ステップにて、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当てを、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとで異なるようにする、第８又は第９の本発明の映像信号符号化方法である。
【００２８】
また、第１１の本発明（請求項１１に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するもののほうが、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものより多くなるように設定する上記本発明である。
【００２９】
また、第１２の本発明（請求項１２に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックに対するものが、前記輝度信号の前記サブシンクブロックに対するものと等しくなるように設定する上記本発明である。
【００３０】
また、第１３の本発明（請求項１３に対応）は、前記シンクブロックの各前記サブシンクブロックに対する前記所定の初期符号量の割り当ては、前記輝度信号の前記サブシンクブロックと、赤色の前記色差信号の前記サブシンクブロックと、青色の前記色差信号の前記サブシンクブロックとの間で、その比率が５：５：４となるように設定する上記本発明である。
【００３１】
また、第１４の本発明（請求項１４に対応）は、前記圧縮モードの種類に応じて、前記映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換の種類を切り替えるレート変換ステップをさらに備え、
前記符号化ステップは、全ての前記圧縮モードにおいて、レート変換された前記映像信号の圧縮率を等しくする上記本発明である。
【００３２】
また、第１５の本発明（請求項１５に対応）は、第１の本発明の映像信号符号化装置の、映像信号の輝度信号および色差信号を、複数のサブマクロブロックを有するマクロブロック単位に分割し、符号化レートが互いに異なる複数の圧縮モードのいずれかを使用して、前記マクロブロックのデータを符号化する符号化手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
【００３３】
また、第１６の本発明（請求項１６に対応）は、第３の本発明の映像信号符号化装置の、前記符号化されたデータを、所定の初期符号量が割り当てられた所定数のサブシンクブロックを持つシンクブロックに配置する配置手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
また、第１７の本発明（請求項１７に対応）は、第１５又は第１６の本発明のプログラムを記録した記録媒体であって、コンピュータにより処理可能な記録媒体である。
【００３４】
以上のような本発明の映像信号符号化方法は、入力映像信号を、標準圧縮モードまたは標準圧縮モードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モードの何れかの圧縮モードで圧縮する映像信号符号化方法であって、入力映像信号の圧縮に用いる圧縮の最小単位であるブロック複数個からなるマクロブロックを、マクロブロック内のブロックの数を一定とし、マクロブロック内の輝度信号のブロックと色差信号のブロックの割合を、圧縮モードにより切り替えて構成することを特徴とする。これにより、圧縮モードが異なりマクロブロックの構成が異なっても、マクロブロック内のＤＣＴブロックの数は同じなので、回路規模の増大無しで、両モードを扱うことが可能となる。
【００３５】
また、他の本発明の映像信号符号化方法は、入力映像信号をマクロブロックに分割し、マクロブロックを圧縮して所定フォーマットの圧縮ブロックを作成する映像信号符号化方法であって、マクロブロックを構成する圧縮の最小単位であるブロックに対して、圧縮ブロック内で設定する初期符号量割り当てを、入力映像信号の赤色と青色の２種類の色差信号で変えることを特徴とする。
【００３６】
これにより、青色に比べて発生符号量が増加する傾向の多い赤色の信号を圧縮ブロック内に多く配置することが可能となり、高速再生時の画質を改善できる。
【００３７】
また、他の本発明の映像信号符号化方法は、入力映像信号を、標準圧縮モードまたは標準圧縮モードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モードの何れかの圧縮モードで圧縮する映像信号符号化方法であって、圧縮モードに従い入力映像信号に適用する帯域制限を伴うレート変換方法を切り替え、レート変換した入力映像信号の圧縮に用いる圧縮の最小単位であるブロックを圧縮モードに関わらず同数集めてマクロブロックを構成し、レート変換した映像信号の圧縮率を圧縮モード全てで同じとすることを特徴とする。
【００３８】
また、他の発明の映像信号符号化装置は、入力映像信号に対する圧縮を、標準圧縮モードもしくは標準圧縮モードより低い圧縮レートに圧縮する高圧縮モードで行うかのモード情報を設定するモード設定手段と、モード情報に従い、入力映像信号に対する帯域制限を伴うレート変換方法を変えるレート変換手段と、モード情報に従い、レート変換された入力映像信号を、圧縮の最小単位であるブロック複数個からなるマクロブロックに分割してシャフリングするシャフリング手段と、ブロックを離散コサイン変換する直交変換手段と、直交変換したブロックを量子化する量子化手段と、量子化したブロックを可変長符号化する可変長符号化手段と、可変長符号化したブロックをマクロブロック単位で付加情報と合わせて圧縮ブロックを作成する圧縮データ作成手段とを備え、シャフリング手段におけるマクロブロックが、所定数のブロックからなり、輝度信号の前記ブロックと色差信号の前記ブロックの割合をモード情報により切り替えることを特徴とする。
【００３９】
また、他の本発明の映像信号符号化装置は、入力映像信号を圧縮の最小単位であるブロック複数個からなるマクロブロックに分割してシャフリングするシャフリング手段と、ブロックを離散コサイン変換する直交変換手段と、直交変換したブロックを量子化する量子化手段と、量子化したブロックを可変長符号化する可変長符号化手段と、可変長符号化したブロックを前記マクロブロック単位で付加情報と合わせて圧縮ブロックを作成する圧縮ブロック作成手段とを備え、圧縮ブロック作成手段が、マクロブロックを構成するブロックに対して圧縮ブロック内で設定する初期符号量割り当てを、入力映像信号の赤色と青色の２種類の色差信号で変えることを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１の映像信号符号化方法を説明するための説明図である。本実施の形態も、従来技術と同様、標準モードと高圧縮モードの２つの圧縮モードを有する。
【００４２】
はじめに、入力映像信号として、１フレーム分である、水平画素数１９２０、有効ライン数１０８０の輝度信号（以下Ｙ）と水平画素数９６０、有効ライン数１０８０の２つの色差信号（以下それぞれＣｒ，Ｃｂ）が入力されるものとする。この入力信号に対する標準モードにおける圧縮方法を先ず説明する。
【００４３】
標準モードでは、入力信号のＹ，Ｃｒ，Ｃｂの全てを、水平方向において２／３にレート変換する。これにより、入力映像信号は、水平画素数１２８０、有効ライン数１０８０のＹと、水平画素数６４０、有効ライン数１０８０のＣｒ，Ｃｂとにそれぞれ変換される。
【００４４】
ここで、画面上で水平８画素、垂直８ラインからなるＤＣＴブロックを基本とするサブマクロブロックとして、画面上で同じ位置にある４個のＹのＤＣＴブロックと２個のＣｒのＤＣＴブロックと２個のＣｂのＤＣＴブロック、合計８個のＤＣＴブロック（以下、マクロブロックのＤＣＴブロックはサブマクロブロックの意味でも用いる）からマクロブロック（４Ｙ＋２Ｃｒ＋２Ｃｂ）を構成することにより、入力映像信号をマクロブロックに分割する。
【００４５】
ここで、入力映像信号の上から１０７２ラインについては、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平２個×垂直２個、Ｃｒ，ＣｂのＤＣＴブロック並びを水平１個×垂直２個とする。
【００４６】
上記の操作により、水平方向に８０個、垂直方向に６７個、合計５３６０個のマクロブロックが得られる。一方、残りの８ラインの部分については、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平４個×垂直１個とし、Ｃｒ、ＣｂのＤＣＴブロック並びを水平２個×垂直１個とする。これにより、水平方向に４０個、垂直方向に１個、合計４０個のマクロブロックを構成する。
【００４７】
以上の操作により、標準モードにおいては、１フレーム分の入力映像信号を、５４００個のマクロブロックに分割できたことになる。
【００４８】
次に高圧縮モードにおける圧縮モードについて説明する。高圧縮モードにおいては、輝度信号Ｙは、入力画素を水平のみ１／２にレート変換し、色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、水平は１／３に、垂直は１／２にそれぞれレート変換する。画面上で同じ位置にある６個のＹのＤＣＴブロックとＣｒとＣｂのＤＣＴブロック、合計８個のＤＣＴブロックからマクロブロック（６Ｙ＋Ｃｒ＋Ｃｂ）を構成することにより、入力映像信号をマクロブロックに分割する。
【００４９】
ここで、入力映像信号の上から１０７２ラインについては、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平３個×垂直２個とする。これにより、水平方向に４０個、垂直方向に６７個、合計２６８０個のマクロブロックを構成する。
【００５０】
一方、残りの８ラインの部分については、マクロブロック内のＹのＤＣＴブロック並びを水平６個×垂直１個とし、Ｃｒ、Ｃｂについては、水平１６画素、垂直８ラインのデータを水平８画素、垂直８ラインのデータに並べ替えてＤＣＴブロックを構成する。これにより、水平方向に２０個、垂直方向に１個、合計２０個のマクロブロックを構成する。
【００５１】
以上の操作により、高圧縮モードにおいては、１フレーム分の入力映像信号を２７００個のマクロブロックに分割できたことになる。
【００５２】
次に、標準モードおよび高圧縮モードのいずれにおいても、分割したマクロブロックは、従来例同様、画面上で互いに離れた位置にある５個を集めて符号化単位を形成する。このとき１マクロブロックあたり、付加情報と合わせて７７バイト、つまり符号化単位あたり３８５バイトとなるように符号化を行う。
【００５３】
次に、符号化した１マクロブロックを、所定の初期符号量がそれぞれ割り当てられた複数の、ＤＣＴブロックを基本とするサブシンクブロックを持つ７７バイトの１シンクブロックに対応させて、このシンクブロック内にデータを配置していくことにより圧縮データを作成する。このとき、１つのマクロブロックのサブマクロブロックの数と、このマクロブロックと対応する１つのシンクブロックのサブシンクブロックの数とは同一であり、１つのマクロブロックのサブマクロブロックと、１つのシンクブロックのサブシンクブロックとはそれぞれ対応している。
【００５４】
また、シンクブロック内へのデータ配置は、従来の技術と同様、以下のように行われる。まずマクロブロック内の各サブマクロブロックの符号化したデータを、対応する所定のサブシンクブロック内に可能な限り配置する。次に、所定のサブシンクブロックにデータが配置しきれなかった（データがあふれた）場合は、その配置できなかったデータを、サブマクロブロックのデータを配置しても、なお空きのある他のサブシンクブロックに配置する。
【００５５】
ここで、本実施の形態においては、マクロブロック内のＤＣＴブロック数は、標準モードおよび高圧縮モードのいずれとも、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの合計が同じであるので、圧縮データを記録するシンクブロック内の構造は同じと見なすことができる。これにより、通常・高圧縮のどちらのモードにおいても、シンクブロックフォーマットを共用することが出来て、回路設計を簡単にすることが出来る。
【００５６】
また、従来例で説明したが、通常、シンクブロック内における各ＤＣＴブロック（以下、シンクブロックのＤＣＴブロックはサブシンクブロックの意味でも用いる）への領域割り当ては、ＹがＣｒ，Ｃｂより大きくなるように設定しているのに対し、本実施の形態の標準モードでは、色差信号の２個のＣｒのＤＣＴブロックに対して、Ｙと同じ大きさの領域を割り当てるようにして、ＣｒのＤＣＴブロックへの領域割り当てが、ＣｂのＤＣＴブロックへの領域割り当てよりも大きくなるようにしている。また、１シンクブロック内のＹのＤＣＴブロック、ＣｒのＤＣＴブロック、ＣｂのＤＣＴブロックにそれぞれ割り当てる符号量の比率は、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝５：５：４となっている。これは、これまで説明した、高圧縮モードとの共用を実現するためであるが、それ以外にも効果がある。その点について説明する。
【００５７】
Ｃｒに対して大きな領域を割り当てることにより、当然のことながら同一シンクブロック内により多くのＣｒのデータを記録することが可能となる。適応量子化を伴う圧縮においては、色の劣化が目立つために青色よりも赤色の圧縮率が低くなるように設定することが多い。つまり、青色より赤色のデータの方が発生符号量が増加する傾向がある。
【００５８】
これに対して先述のように、Ｃｒに対してＣｂより多くの領域を割り当て多くのデータを割り当てることにより、同一シンクブロックのデータしか再生することが出来ない高速再生時の画質を、Ｃｒ、Ｃｂを均等に記録する場合より改善することが出来る。
【００５９】
この効果は、シンクブロック内の領域割り当てに対応して発生するものであり、本実施の形態のように２種類のモードを持つ場合以外、例えば単一のモードのみを有する映像信号符号化方法において実現しても、同じ効果が得られる。
【００６０】
要するに、本発明の映像符号化方法は、シンクブロック内で、Ｃｒのサブシンクブロックに対し、Ｃｂのサブシンクブロックに割り当てる符号量より多い符号量を割り当てれば、圧縮する信号の種類やデータ量、もしくはサンプリング周波数の如何に関わらず同じ効果を得ることが出来る。
【００６１】
以上のように符号化した結果、標準モードでは９９５Ｍｂｐｓの入力映像信号を、レート変換により６６４Ｍｂｐｓに変換し、それを１００Ｍｂｐｓに圧縮するのでレート変換後の信号に対する圧縮率は１／６．６となる。一方の高圧縮モードでは、入力映像信号をレート変換により３３２Ｍｂｐｓに変換し、それを５０Ｍｂｐｓに圧縮するので、レート変換後の信号に対する圧縮率は１／６．６となる。つまり、レート変換後の圧縮率は、両モードにおいて同じとなる。
【００６２】
以上説明したように、本発明の映像信号符号化方法は、入力映像信号を異なる２つのモードで圧縮するのにマクロブロック内のＤＣＴブロック数は同じで、輝度信号と色差信号のＤＣＴブロックの割合を変えることにより、回路規模の増大無しで、両圧縮モードを扱うことが可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態で説明したマクロブロックの構成は一例であり、マクロブロックを構成するサブマクロブロックの個数や、その内部での輝度信号、色差信号のそれぞれのサブマクロブロックの割合は他の値をとるようにしてもよい。
【００６４】
また、入力信号のサンプリング周波数や、レート変換の割合、記録レート、シンクブロック内の領域割り当て（例えば７７ｂｉｔｅ中の７６ｂｉｔｅをどう配置するか、等）、および符号化単位を形成するマクロブロックの個数に関して、この実施の形態で示した以外でも本発明の効果は実現できる。要は、記録するマクロブロック内のＤＣＴブロック数を一定にするように、それぞれの圧縮率を考慮したマクロブロック構成を決め、そのマクロブロック構造を所定の圧縮レートで実現するためのレート変換割合を決めてやればよい。
【００６５】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を図面を用いて説明する。本発明の実施の形態２は、実施の形態１の映像信号符号化方法を実現するための映像信号符号化装置の一例である。
【００６６】
図２は、本発明の第２の映像信号符号化装置の実施例を説明するための図であり、図において、２０１は映像信号を入力する入力端子、２０２は符号化する圧縮モードを設定する圧縮モード設定器、２０３は入力映像信号を帯域制限を伴うレート変換を行うフィルタ、２０４は入力信号をシャフリングするシャフリング器、２０５は入力信号を離散コサイン変換する直交変換器、２０６は入力信号を量子化する量子化器、２０７は入力信号を可変長符号化する可変長符号化器、２０８は入力信号をシンクブロックにデータ配置するフォーマット化器である。なお、フィルタ２０３は本発明のレート変換手段の一例、圧縮モード設定器２０２、シャフリング器２０４，直交変換器２０５，量子化器２０６，可変長符号化器２０７は、本発明の符号化手段の一例であり、フォーマット化器２０７は、本発明の配置手段の一例である。
【００６７】
以上の構成における、本実施の形態による映像信号符号化装置の動作を説明する。
【００６８】
先ず最初に、圧縮モード設定器２０２で符号化する圧縮モードを設定して、その情報をモード情報としてフィルタ２０３、シャフリング器２０４、量子化器２０６に出力する。フィルタ２０３では、入力されたモード情報に従い、入力端子２０１より入力された映像信号に帯域制限を伴うレート変換を行って、シャフリング器２０４へ出力する、ここでのレート変換は実施の形態１で説明したような変換を行う。
【００６９】
次に、シャフリング器２０４では、入力信号を各モードのマクロブロックに分割した後、各モードで予め決まっているパターンに基づき、画面上で互いに離れた位置にある５個のマクロブロックから符号化単位を形成して出力する。直交変換器２０５、量子化器２０６、可変長符号化器２０７では、入力された符号化単位にそれぞれ、直交変換、量子化、可変長符号化を適用することにより符号化して、フォーマット化器２０８に入力する。
【００７０】
ここで、量子化器２０６にモード情報が入力されているのは、画質を向上させるための適応量子化を、各モードで最良とするために切り替えるためである。フォーマット化器２０８は、入力された符号化された映像信号を付加情報とともに所定のシンクブロック内に配置する。ここで、シンクブロックフォーマットは共通となっているので、モード情報を入力する必要が無い。
【００７１】
以上説明したように、圧縮モード設定器２０２で設定した圧縮モードに従い、フィルタ２０３、シャフリング器２０４で、各圧縮モードに対応したマクロブロックに分割することにより、実施の形態１と同じ効果を装置で実現できる。
【００７２】
なお、モード情報をフォーマット化器２０８に入力して、シンクブロックの固定位置に記録する付加情報を変更して記録することも可能である。この場合、記録する情報を、圧縮モードにより選択する機能が追加されるだけなので、回路量的には殆ど増加しない。
【００７３】
また、本実施の形態においても、実施の形態１で説明したように、シンクブロック内の領域割り当てを、青色に比べて赤色のサブシンクブロックが多く記録されるように設定することにより、高速再生時の画質を改善することが可能となる。本実施の形態においても、シンクブロック内のＹのＤＣＴブロック、ＣｒのＤＣＴブロック、ＣｂのＤＣＴブロックにそれぞれ割り当てる符号量の比率は、実施の形態１と同様、Ｙ：Ｃｒ：Ｃｂ＝５：５：４であるとしたが、実施の形態２においても、この効果は、シンクブロック内の領域割り当てに対応して発生するものであり、本実施の形態のように２種類のモードを持つ場合以外、例えばモード設定などが不要な１種類のモードだけで動作する映像信号符号化装置でも同じ効果が得られる。要は、シンクブロック内で赤色の色差信号Ｃｒのサブシンクブロックに対し、青色の色差信号Ｃｒのサブシンクブロックに割り当てた符号量よりもより多い符号量を割り当てれば、圧縮する信号やサンプリングに関わらず同じ効果を得ることが出来る。
【００７４】
なお、上記の各実施の形態において、入力映像信号は、標準モードと高圧縮モードとの２つのモードのいずれかを用いて符号化されるものとして説明を行ったが、本発明の映像信号符号化装置または映像信号符号化方法は、入力される映像信号を、３つ以上のモードにて符号化してもよい。
【００７５】
また、上記の各実施の形態において、サブマクロブロックおよびサブシンクブロックは、ＤＣＴブロック単位であったが、本発明の映像信号符号化装置および映像信号符号化方法は、ＤＣＴブロックの代わりに、他の所定数の水平画素および垂直ライン数からなるブロックを単位としても良い。さらに、符号化の方式は、ＤＣＴ変換や、ＷＡＶＥＬＥＴ変換であってもよい。
【００７６】
また、上記の各実施の形態においては、１つのマクロブロックのサブマクロブロックの数と、１つのシンクブロックのサブシンクブロックの数とは同一であり、１つのマクロブロックのサブマクロブロックと、１つのシンクブロックのサブシンクブロックとが対応（１対１対応）しているものであるとしたが、マクロブロック内のサブマクロブロックの個数と、そのマクロブロックに対応するシンクブロック内のサブシンクブロックの個数とは異なっていてもよい。すなわち、サブマクロブロックとサブシンクブロックとの対応は、ｍ対ｎ対応（ｍ、ｎは任意の自然数）に拡張することができる。
【００７７】
すなわち、ｍ個のサブマクロブロックに対しｎ個のサブシンクブロックを対応づける場合は、ｍ個のサブマクロブロックに１つの仮想サブマクロブロックを対応づけ、ｎ個分のサブシンクブロックに１つの仮想サブシンクブロックを対応づける。
【００７８】
上記の操作により、１つの仮想サブマクロブロックと、１つの仮想サブシンクブロックとの対応は１対１対応となるので、上記の各実施の形態におけるサブマクロブロックとサブシンクブロックとの対応を、仮想サブマクロブロックと仮想サブシンクブロックとの対応に置き換えることにより、各実施の形態の動作と同様にして、ｍ対ｎ対応においても、圧縮データの配置を行うことができる。ただし、シンクブロック内のサブシンクブロックの数は、各圧縮モードに共通して同一として、各圧縮モードにて共通のシンクブロックフォーマットを用いるようにするのが望ましい。
【００７９】
また、本発明は、上述した本発明の映像信号符号化装置の全部または一部の手段の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。
【００８０】
なお、本発明の一部の手段は、それらの複数の手段の内の、幾つかの手段を意味し、あるいは、一つの手段の内の、一部の機能を意味するものである。
【００８１】
また、本発明のプログラムを記録した、コンピュータに読みとり可能な記録媒体も本発明に含まれる。
【００８２】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００８３】
また、本発明のプログラムの一利用形態は、伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。
【００８４】
記録媒体としては、ＲＯＭ等が含まれ、伝送媒体としては、光ファイバー、インターネット等の伝送機構、光・電波・音波等が含まれる。
【００８５】
また、上述した本発明のコンピュータは、ＣＰＵ等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであっても良い。
【００８６】
また、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、入力映像信号を、符号化レートの異なる複数のモードのいずれかを用いて圧縮する際に、全ての圧縮モードを用いる場合でマクロブロック内のサブマクロブロック数を同じとするか、さらに輝度信号と色差信号のサブマクロブロックの割合を変えることにより、圧縮モードが異なっても、マクロブロック内のサブマクロブロックの数は同じなので、回路規模の増大無しで、上記全ての圧縮モードを扱うことが可能となる。
【００８８】
また、本発明によれば、高速再生時に高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を説明するための説明図
【図２】本発明の実施の形態２を説明するためのブロック図
【図３】従来例を説明するための説明図
【符号の説明】
２０１  入力端子
２０２  圧縮モード設定器
２０３  フィルタ
２０４  シャフリング器
２０５  直交変換器
２０６  量子化器
２０７  可変長符号化器
２０８  フォーマット化器
【図１】
0003703728.tif 000002
【図２】
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【図３】
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