(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録装置であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化手段と、
前記量子化手段が前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成手段と、
前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化手段と、
前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録手段と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報は、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録装置。
【請求項２】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録装置であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化手段と、
前記量子化手段が前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成手段と、
前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換手段と、
前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化手段と、
所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録手段と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報とは、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数は、２のべきであって、前記乗数情報とは、そのべき指数であり、
前記所定のデータは、（１）前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録装置。
【請求項３】
前記信号のビット数は１２であり、前記レンジ変換された信号のビット数は９であり、
前記総合乗数情報のビット数は、２以内であることを特徴とする請求項２記載の信号記録装置。
【請求項４】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録方法であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、
前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、
前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、
前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報は、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録方法。
【請求項５】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録方法であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、
前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、
前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換工程と、
前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、
所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報とは、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数は、２のべきであって、前記乗数情報とは、そのべき指数であり、
前記所定のデータは、（１）前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録方法。
【請求項６】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを再生するための信号再生装置であって、
所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生手段と、
前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成手段と、
前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換手段と、
前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化手段と、を備え、
前記所定のデータは、（１）基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる２のべきである乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号再生装置。
【請求項７】
前記構成された量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックごとに前記記録されている総合乗数情報によって特定される前記和の前記マクロブロック内の最小値と前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数の前記べき指数のとりうる値の最大値との内で大きくない値をべき指数とする２のべきと、前記マクロブロックごとに前記記録されている量子化番号によって特定される前記基本量子化ステップとの積であることを特徴とする請求項６記載の信号再生装置。
【請求項８】
所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを再生するための信号再生方法であって、
所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生工程と、
前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成工程と、
前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換工程と、
前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化工程と、を備え、
前記所定のデータは、（１）基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる２のべきである乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号再生方法。
【請求項９】
請求項４記載の信号記録方法の、前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、をコンピュータに実行させるための、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。
【請求項１０】
請求項５記載の信号記録方法の、前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換工程と、前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、をコンピュータに実行させるための、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。
【請求項１１】
請求項８記載の信号再生方法の、所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生工程と、前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成工程と、前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換工程と、前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化工程と、をコンピュータに実行させるための、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、信号記録装置、信号記録方法、信号再生装置、信号再生方法、および記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＬＣ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｄｉｎｇ、可変長符号化）やＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散コサイン変換）を利用する高能率符号化方式としては、ＤＶＣＰＲＯ（商品名；ただし、圧縮方式としてはＳＭＰＴＥ３１４Ｍに定義されている）圧縮やＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）圧縮などがあるが、これらの圧縮方式の詳細は異なっているため、たとえばＤＶＣＰＲＯビットストリームをＭＰＥＧビットストリームに変換するには、ＤＶＣＰＲＯビットストリームを一度伸張して画像データを復元してから、新ためてＭＰＥＧ圧縮を行う必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の方法では、ＤＶＣＰＲＯビットストリームを一度伸張して画像データを復元し、それを再びＭＰＥＧ圧縮するため、映像信号を二回圧縮することになり、画質の劣化が避けられないという課題があった。
【０００４】
これに対して、本発明者は、ビットストリーム変換のみで、たとえばＤＶＣＰＲＯ圧縮したビットストリームをＭＰＥＧビットストリームに変換できるような変換方法を提案した（特開２０００−１６５８７９号公報参照）。しかし、本発明者は、そのようなビットストリーム変換を可能とする圧縮方式を実現するためには、量子化ステップ数を拡張するなどしなければならない場合があり、そのような場合には、従来の圧縮方式は使用できないという課題があることに気がついた。
【０００５】
本発明は、このような課題を考慮し、量子化ステップ数の拡張が可能な圧縮方式を実現する信号記録装置、信号記録方法、および記録媒体、ならびにそのような圧縮方式により圧縮された信号を再生することが可能な信号再生装置、信号再生方法、および記録媒体を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明（請求項１に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録装置であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化手段と、
前記量子化手段が前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成手段と、
前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化手段と、
前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録手段と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報は、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録装置である。
【０００７】
第二の本発明（請求項２に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録装置であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化手段と、
前記量子化手段が前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成手段と、
前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換手段と、
前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化手段と、
所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録手段と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報とは、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数は、２のべきであって、前記乗数情報とは、そのべき指数であり、
前記所定のデータは、（１）前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録装置である。
【００１０】
第三の本発明（請求項３に対応）は、前記信号のビット数は１２であり、前記レンジ変換された信号のビット数は９であり、
前記総合乗数情報のビット数は、２以内であることを特徴とする第二の本発明の信号記録装置である。
【００１１】
第四の本発明（請求項４に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録方法であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、
前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、
前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、
前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報は、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録方法である。
【００１２】
第五の本発明（請求項５に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを記録するための信号記録方法であって、
前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、
前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、
前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換工程と、
前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、
所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、を備え、
前記量子化ステップは、基本量子化ステップとその基本量子化ステップと組み合わされる乗数との積であり、
前記複数の量子化情報とは、前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および前記基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報であり、
前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数は、２のべきであって、前記乗数情報とは、そのべき指数であり、
前記所定のデータは、（１）前記基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号記録方法である。
【００１３】
第六の本発明（請求項６に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを再生するための信号再生装置であって、
所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生手段と、
前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成手段と、
前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換手段と、
前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化手段と、を備え、
前記所定のデータは、（１）基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる２のべきである乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号再生装置である。
【００１７】
第七の本発明（請求項７に対応）は、前記構成された量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックごとに前記記録されている総合乗数情報によって特定される前記和の前記マクロブロック内の最小値と前記基本量子化ステップと組み合わされる前記乗数の前記べき指数のとりうる値の最大値との内で大きくない値をべき指数とする２のべきと、前記マクロブロックごとに前記記録されている量子化番号によって特定される前記基本量子化ステップとの積であることを特徴とする第六の本発明の信号再生装置である。
【００１８】
第八の本発明（請求項８に対応）は、所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる第１のビットストリームへビットストリーム変換できる、
第１の位置、およびＤＣＴブロック単位の所定の情報を記録するための第２の位置を有する記録フォーマットの、
第２のビットストリームを再生するための信号再生方法であって、
所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生工程と、
前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成工程と、
前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換工程と、
前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化工程と、を備え、
前記所定のデータは、（１）基本量子化ステップを特定するための量子化番号、および（２）前記基本量子化ステップと組み合わされる２のべきである乗数のべき指数と前記２のべきとして表現されるレンジ変換乗数のべき指数との和を特定するための総合乗数情報を含み、
前記量子化ステップは、前記ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であって、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットは、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化が行われる別のビットストリームの記録フォーマットと同一であり、
前記第２のビットストリームの記録フォーマットが有する前記第１の位置は、前記別のビットストリームの記録フォーマットが有する、前記所定の量子化ステップ数よりも少ない量子化ステップ数の量子化ステップを特定するための量子化情報を記録するための位置と一致し、
前記量子化番号は、前記マクロブロックごとに、前記第１の位置へ記録され、
前記総合乗数情報は、前記ＤＣＴブロックごとに、前記第２の位置へ記録されることを特徴とする信号再生方法である。
【００１９】
第九の本発明（請求項９に対応）は、第四の本発明の信号記録方法の、前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、前記量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、前記複数の量子化情報を含むデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、をコンピュータに実行させるための、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。
【００２０】
第十の本発明（請求項１０に対応）は、第五の本発明の信号記録方法の、前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを用いて信号の量子化を行うための量子化工程と、前記量子化工程で前記信号の量子化を行う際に用いる量子化ステップを特定するための複数の量子化情報を生成するための量子化情報生成工程と、前記量子化された信号を、２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換するためのレンジ変換工程と、前記レンジ変換された、量子化された信号から符号化信号を生成するための符号化工程と、所定のデータ、および前記符号化信号を有する圧縮信号を記録するための記録工程と、をコンピュータに実行させるための、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。
【００２１】
第十一の本発明（請求項１１に対応）は、第八の本発明の信号再生方法の、所定のデータ、および２のべきとして表現されるレンジ変換乗数を用いてレンジ変換された、量子化された信号から生成される符号化信号を有する信号として記録された圧縮信号から、前記所定のデータ、および前記符号化信号を再生するための再生工程と、前記再生された所定のデータに基づいて、前記信号の量子化が行われる際に用いられる前記所定の量子化ステップ数の量子化ステップを構成するための量子化ステップ構成工程と、前記レンジ変換乗数に基づいて、前記再生された符号化信号を逆レンジ変換するための逆レンジ変換工程と、前記構成された量子化ステップに基づいて、前記逆レンジ変換された信号を逆量子化するための逆量子化工程と、をコンピュータに実行させるための、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。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、上述した通りビットストリーム変換のみで、たとえばＤＶＣＰＲＯ圧縮したビットストリームをＭＰＥＧビットストリームに変換できるような変換方法を提案したが、そのようなビットストリーム変換を可能とする圧縮方式を実現するためには、量子化ステップ数や量子化後のＡＣ成分の有効ビット数を増加させなければならない場合がある。しかしながら、それらを単純に増加させてしまうと、従来の圧縮方式ではデータの記録を行うことが出来ない。
【００２７】
そこで、本発明者は、前述のようなビットストリーム変換を可能とする新しい圧縮方式、およびそのような圧縮方式により圧縮された信号の新しい再生方法を発明した。以下、これについて図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
はじめに、図１〜４を参照しながら、本実施の形態１における映像信号記録方法について説明する。なお、図１は、本実施の形態１における映像信号記録方法を説明するためのフローチャートである。また、本実施の形態においては、記録できる量子化ステップの数を４ビットで表現される１５種類、量子化で使用する量子化ステップの数を５ビットで表現される３１種類とする。
【００２９】
図１に示されているようにして、入力信号を量子化し、量子化した信号、およびその量子化で使用した量子化ステップを、データとして出力する。通常、量子化した信号を可変長符号化し、それを、使用した量子化ステップと一緒に記録するが、本実施の形態において使用した量子化ステップはステップ数が多いため、そのまま記録することができない。そのためつぎの方法を用いて、ステップ数を３１種類から１５種類に削減する。
【００３０】
すなわち、量子化で使用した量子化ステップを、図２に示す表（紙面の都合上二つに分けて示した）を用いて基本量子化ステップと乗数に分割する。たとえば、使用した量子化ステップを７２とすると、基本量子化ステップが１８で乗数は４となる。
【００３１】
つぎに、基本量子化ステップを図３に示す表を用いて量子化番号に、乗数を図４に示す表を用いて乗数情報に、それぞれ変換する。上記の例について述べれば、量子化ステップ１８と乗数４は、それぞれ量子化番号１０と乗数情報２に変換される。
【００３２】
このようにして求めた量子化番号と乗数情報を、量子化した信号を可変長符号化したデータと一緒に記録する。
【００３３】
なお、本実施の形態１で示した乗数情報を記録する位置は任意である。たとえば、本実施の形態において説明されたような、ＭＰＥＧビットストリームへビットストリーム変換できるようなＤＶＣＰＲＯビットストリームを作成する圧縮方式を実現するために不要となった、ＤＶＣＰＲＯ圧縮のＤＣＴブロック単位のクラス情報を記載するための部分を使用してやればよい（その際、乗数情報ではなく乗数そのものを記録してもよい）。もちろん、前述のような場合、ＭＰＥＧビットストリームの量子化番号を記録する位置としては、たとえば、もとのＤＶＣＰＲＯビットストリームの量子化番号が記録されていた位置を利用すればよい。このようにして、量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応する量子化番号、および乗数を示す乗数情報を記録することにより、量子化ステップ数を拡張することが可能となる。
【００３４】
なお、ＤＣＴブロック単位で乗数情報を記録すれば、記録した乗数情報にエラーが発生した場合にも、その範囲をエラーが生じたＤＣＴブロック内で抑えることが可能となる。
【００３５】
また、量子化ステップを上記のように分割可能なものとすることにより、増加する量子化に必要な情報は乗数分だけとなる（たとえば、本実施の形態１において、３１個の各量子化ステップを４ビットで表現すると、４×３１＝１２４ビット必要であるが、上記のような分割を行うと、４×１５（基本量子化ステップ分）＋４×３（乗数分）＝７２ビットしか必要でない）。したがって、量子化ステップを要素とする量子化テーブルを定義する場合において、情報量の増加を抑えることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態１で用いた図２から図４に示される量子化ステップ、基本量子化ステップ、乗数、量子化番号、乗数情報などは一例であり、要するに、使用する量子化ステップが、基本量子化ステップと乗数を掛け算したものになっていればよい。
【００３７】
以上説明したようにして、量子化で使用した量子化ステップを、記録可能な量子化番号と乗数情報に変換することにより、量子化で使用する量子化ステップ数を拡張することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態２）
つぎに、図５を参照しながら、本実施の形態２における映像信号記録装置の構成について説明する。なお、図５は、本実施の形態２における映像信号記録装置の構成を説明するためのブロック図である。また、本実施の形態においては、記録できる量子化ステップの数を４ビットで表現される１５種類、量子化で使用する量子化ステップの数を５ビットで表現される３１種類とする。
【００３９】
図５において、５０１は映像信号を入力する入力端子、５０２は入力信号をブロックに分割するブロック化器、５０３は入力映像信号に離散コサイン変換を適用する直交変換器、５０４は離散コサイン変換した映像信号を量子化する量子化器、５０５は量子化した映像信号を可変長符号化する可変長符号化器、５０６は量子化で使用した量子化ステップを変換する量子化ステップ変換器、５０７は入力信号を記録可能なデータフォーマットに変換するためのフォーマット化器、５０８は入力信号を記録するための記録器、５０９は磁気テープである。
【００４０】
なお、量子化器５０４は本発明の量子化手段に、量子化ステップ変換器５０６は本発明の量子化情報生成手段に、可変長符号化器５０５は本発明の符号化手段に、フォーマット化器５０７、記録器５０８を含む手段は本発明の記録手段に、それぞれ対応する。
【００４１】
つぎに、主として図５を参照しながら、本実施の形態２における映像信号記録装置の動作について説明する。
【００４２】
ブロック化器５０２は、入力端子５０１より入力された映像信号をＤＣＴブロックに分割するとともに、複数のＤＣＴブロックを集めてマクロブロックを構成する。直交変換器５０３は、マクロブロック内のＤＣＴブロックに離散コサイン変換を行い、量子化器５０４に出力する。
【００４３】
量子化器５０４は、図２に示す３１種類の量子化ステップの内の何れかの量子化ステップを使用して入力信号である離散コサイン変換したマクロブロック内のＤＣＴブロックの交流成分を量子化し、量子化した信号を可変長符号化器５０５に、使用した量子化ステップを量子化ステップ変換器５０６に、それぞれ出力する。
【００４４】
量子化ステップ変換器５０６は、実施の形態１で説明された方法を利用して、入力された量子化ステップから量子化番号と乗数情報を求めて、フォーマット化器５０７に出力する。また、可変長符号化器５０５は、入力された信号の交流成分に可変長符号化を適用してフォーマット化器５０７へ出力する。
【００４５】
フォーマット化器５０７は、入力された離散コサイン変換されたマクロブロック内のＤＣＴブロックの直流成分、可変長符号化した交流成分、量子化番号、および乗数情報を、記録するデータフォーマットに変換して、記録器５０８に出力する。
【００４６】
記録器５０８は、入力された信号を磁気テープ５０９に記録する。
【００４７】
以上説明したようにして、量子化ステップ変換器５０６は、量子化で使用した量子化ステップを、記録可能な量子化番号と乗数情報に変換する。このようにして、量子化で使用する量子化ステップの拡張が可能になる。また、前述したように、ＤＣＴブロック単位で乗数情報を記録することにより、記録した乗数情報にエラーが発生した場合にも、その範囲をエラーが生じたＤＣＴブロックで抑えることが可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態２においても、乗数情報を記録する位置は任意である。また、乗数そのものを記録してもよい。また、上記の量子化ステップ、基本量子化ステップ、乗数、量子化番号、乗数情報なども、実施の形態１の場合と同様一例に過ぎず、他のものでもよい。
【００４９】
また、本実施の形態２における拡張は、磁気テープに記録するのみならず、フォーマット化器５０７を出力するデジタルインターフェース上のデータに対しても有効である。
【００５０】
（実施の形態３）
つぎに、図６、７を参照しながら、本実施の形態３における映像信号記録方法について説明する。なお、図６は、本実施の形態３における映像信号記録方法を説明するためのフローチャートである。また、本実施の形態においては、記録できる量子化ステップの数を４ビットで表現される１５種類、量子化で使用する量子化ステップの数を５ビットで表現される３１種類とし、可変長符号化可能なＡＣ成分のビット精度は９ビットとし、量子化の出力は１２ビットとする。
【００５１】
図６において、入力信号を量子化し、量子化した信号、およびその量子化で使用した量子化ステップを、データとして出力する。本実施の形態３においても、実施の形態１の場合と同様の理由により、使用した量子化ステップをそのまま記録することはできない。
【００５２】
そのため、実施の形態１と同様の方法により、図２、３を利用して、量子化ステップの数を３１種類から１５種類に削減する。なお、本実施の形態３では、後述のＤレンジ（ダイナミックレンジ）変換を行うときに生ずる乗数と組み合わせて記録するために、量子化ステップを記録するために導入された前述の乗数も、２のＣ乗で表現する（図２における乗数は、すでに２のＣ乗となるように設定されているので、これをそのまま利用すればよい）。ここに、図２の量子化ステップを使用した場合、Ｃの値は０、１、２の３種類になる。
【００５３】
つぎに、Ｄレンジ変換について説明する。なお、前述したように、本実施の形態３においては、可変長符号化可能なＡＣ成分のビット精度は９ビットであり、量子化の出力は１２ビットである。
【００５４】
有効ビット数が１２ビットである入力信号は、量子化されても１２ビットの有効ビット数を有するが、本実施の形態における可変長符号化で取扱える有効ビット数は９ビットであるので、量子化された入力信号の有効ビット数を１２ビットから９ビットに削減する必要がある。
【００５５】
そこで、図７に示す説明図を利用して、以下に説明するような、ＤＣＴブロック単位のＤレンジ変換を行う。なお、図７（ａ）はＤレンジ変換を行われる入力信号の説明図であり、図７（ｂ）はＤレンジ変換を行われた出力信号の説明図である。
【００５６】
すなわち、量子化された入力信号に対し、各ＤＣＴブロック内のＤレンジ（サインビットｓ（図７参照）を除いた値の絶対値）を先ず計算し、このＤレンジの値により、図７に示すようにして上位ビット、下位ビットを削除して、１２ビットの入力信号を９ビットのデータと乗数に変換する。
【００５７】
ここに、削除した下位ビットのビット数と比例して、乗数として２のＺ乗の値が発生する。なお、本実施の形態における１２ビットから９ビットへの変換において、このＺの値は、０、１、２、３の３種類となる。
【００５８】
そこで、このＺと、実施の形態１で説明された２のＣ乗として表現されている乗数のべき指数（係数）Ｃとを加えて、本実施の形態３における総合乗数情報とする。図２に示されているように、Ｃの値が１、または２となるのは量子化ステップが１０以上のときであるが（図２参照）、このとき、量子化された入力信号の有効ビット数は９ビット以内と考えてもよいので、Ｚの値は常に０であり（図７参照）、ＺとＣの和である総合乗数情報は１、２の何れかである。また、図２に示されているように、量子化ステップが８以下のときには、Ｃの値は常に０であるが、このようなときにも、ＺとＣの和である総合乗数情報は、０、１、２、３の何れかである（なぜならば、量子化ステップが１のときＺは最大３、量子化ステップが２のときＺは最大２、量子化ステップが４のときＺは最大１、量子化ステップが８のときＺは常に０である）。結局、総合乗数情報は、０、１、２、３の何れかであって、常に２ビット以内で表現できることがわかる。
【００５９】
したがって、たとえば、ＭＰＥＧ圧縮を導入することにより、本実施の形態で説明されたＤＶＣＰＲＯ圧縮においては使用しないＤＣＴブロック単位のクラス情報の２ビットに、総合乗数情報を記録することができる。また、たとえば、ＤＶＣＰＲＯ圧縮の量子化番号を記録する４ビットに、１から１５で表現される量子化番号（図３参照）を記録でき、量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応する量子化番号、および乗数を示す総合乗数情報を記録することにより、本実施の形態で説明されたＤＶＣＰＲＯ圧縮と同一の記録フォーマットで、量子化ステップ数や量子化後のＡＣ成分の有効ビット数を拡張することが可能となる。
【００６０】
このようにして総合乗数情報と量子化番号を、Ｄレンジ変換した映像信号を可変長符号化したデータと一緒に記録する。なお、本実施の形態では、Ｄレンジ変換をＤＣＴブロック単位で行ったので、総合乗数情報もＤＣＴブロック単位で記録する。
【００６１】
以上説明したようにして、量子化で使用した量子化ステップを記録可能な量子化番号と乗数に変換し、さらに、量子化後の信号をＤレンジ変換によって有効ビット数の少ないデータと乗数に変換し、これら２種類の乗数を加えて得られる総合乗数情報を記録することにより、量子化で使用する量子化ステップ数と量子化後のデータのダイナミックレンジの変更が可能になる。
【００６２】
なお、本実施の形態では、Ｄレンジ拡張をＤＣＴブロック単位で行ったが、これに限らず、たとえば、マクロブロック単位でもよい。その場合には、総合乗数情報をＤＣＴブロック単位で記録することにより、記録した総合乗数情報にエラーが発生した場合にも、その範囲をエラーが生じたＤＣＴブロックで抑えることが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態３においても、総合乗数情報を記録する位置は任意である。また、乗数そのもの（総合乗数情報で２のべきをとったもの）を記録してもよい。また、上記の量子化ステップ、基本量子化ステップ、乗数、量子化番号、総合乗数情報なども、実施の形態１の場合と同様一例に過ぎず、他のものでもよい。要するに、使用する量子化ステップが、基本量子化ステップと乗数を掛け算したものになっていればよい。
【００６４】
（実施の形態４）
つぎに、図８を参照しながら、本実施の形態４における映像信号記録装置の構成について説明する。なお、図８は、本実施の形態４における映像信号記録装置の構成を説明するためのブロック図である。また、本実施の形態においては、記録できる量子化ステップの数を４ビットで表現される１５種類、量子化で使用する量子化ステップの数を５ビットで表現される３１種類とし、可変長符号化可能なＡＣ成分のビット精度は９ビットとし、量子化の出力は１２ビットとする。
【００６５】
図８において、８０１は映像信号を入力する入力端子、８０２は入力信号をブロックに分割するブロック化器、８０３は入力映像信号に離散コサイン変換を適用する直交変換器、８０４は離散コサイン変換した映像信号を量子化する量子化器、８０５は量子化した信号をＤレンジ変換するＤレンジ変換器、８０６はＤレンジ変換した映像信号を可変長符号化する可変長符号化器、８０７は量子化で使用した量子化ステップを変換する量子化ステップ変換器、８０８は量子化ステップ変換とＤレンジ変換により生じた信号を加算する加算器、８０９は入力信号を記録可能なデータフォーマットに変換するためのフォーマット化器、８１０は入力信号を記録するための記録器、８１１は磁気テープである。
【００６６】
なお、量子化器８０４は本発明の量子化手段に、Ｄレンジ変換器８０５は本発明のレンジ変換手段に、量子化ステップ変換器８０７、加算器８０８を含む手段は本発明の量子化情報生成手段に、可変長符号化器８０６は本発明の符号化手段に、フォーマット化器８０９、記録器８１０を含む手段は本発明の記録手段に、それぞれ対応する。
【００６７】
つぎに、主として図８を参照しながら、本実施の形態４における映像信号記録装置の動作について説明する。
【００６８】
ブロック化器８０２は、入力端子８０１より入力された映像信号をＤＣＴブロックに分割するとともに、複数のＤＣＴブロックを集めて、マクロブロックを構成する。直交変換器８０３は、そのマクロブロック内のＤＣＴブロックに離散コサイン変換を行い、量子化器８０４に出力する。
【００６９】
量子化器８０４は、図２に示す３１種類の何れかの量子化ステップを使用して、入力信号である離散コサイン変換したマクロブロック内のＤＣＴブロックの交流成分を量子化して、量子化した信号をＤレンジ変換器８０５に、使用した量子化ステップを量子化ステップ変換器８０７に、それぞれ出力する。
【００７０】
量子化ステップ変換器８０７は、実施の形態３で説明された方法を利用して、入力された量子化ステップから量子化番号、および２のＣ乗として表現されている乗数のべき指数（係数）Ｃの値を求め、量子化番号をフォーマット化器８０９に、Ｃの値を加算器８０８に、それぞれ出力する。
【００７１】
Ｄレンジ変換器８０５は、実施の形態３で説明された方法を利用して、入力信号の交流成分を変換して可変量符号化器８０６へ出力し、乗数のべき指数（係数）Ｚの値を求めて加算器８０８へ出力する。
【００７２】
加算器８０８は、入力されたこれらＣとＺの和を求めて、フォーマット化器８０９へ出力する。また、可変長符号化器８０６は、入力されたＤレンジ変換された交流成分に可変長符号化を適用して、フォーマット化器８０９へ出力する。
【００７３】
フォーマット化器８０９は、入力された離散コサイン変換したマクロブロック内のＤＣＴブロックの直流成分、可変長符号化した交流成分、量子化番号、および乗数情報を、記録するデータフォーマットに変換して、記録器８１０に出力する。
【００７４】
記録器８１０は、入力された信号を磁気テープ８１１に記録する。なお、本実施の形態においても、乗数情報の記録は、Ｄレンジ拡張を行った単位と同一とする。
【００７５】
以上説明したようにして、量子化ステップ変換器８０７は、量子化で使用した量子化ステップを、記録可能な量子化番号と乗数に変換し、Ｄレンジ変換器８０５は、量子化後の信号をＤレンジ変換によって有効ビット数の少ないデータと乗数に変換し、加算器８０８は、これら２種類の乗数を加えて得られる総合乗数情報を生成する。このようにして、量子化で使用する量子化ステップ数と量子化後のデータのダイナミックレンジの変更が可能になる。
【００７６】
なお、本実施の形態４でも、Ｄレンジ拡張をＤＣＴブロック単位で行ったが、これに限らず、たとえば、マクロブロック単位でもよい。その場合には、総合乗数情報をＤＣＴブロック単位で記録することにより、記録した総合乗数情報にエラーが発生した場合にも、その範囲をエラーが生じたＤＣＴブロックで抑えることが可能となる。
【００７７】
また、本実施の形態４においても、総合乗数情報を記録する位置は任意である。また、乗数そのもの（総合乗数情報で２のべきをとったもの）を記録してもよい。また、上記の量子化ステップ、基本量子化ステップ、乗数、量子化番号、総合乗数情報なども、実施の形態３の場合と同様一例に過ぎず、他のものでもよい。
【００７８】
また、本実施の形態４における拡張も、磁気テープに記録するのみならず、フォーマット化器８０９を出力するデジタルインターフェース上のデータに対しても有効である。
【００７９】
（実施の形態５）
つぎに、図９を参照しながら、本実施の形態５における映像信号再生方法について説明する。なお、図９は、本実施の形態５における映像信号再生方法を説明するためのフローチャートである。
【００８０】
本実施の形態５においては、本実施の形態３、４で説明された映像信号記録方法を利用して、マクロブロック内の各ＤＣＴブロックを同一の量子化ステップで量子化することにより記録された信号の再生を行うための新しい映像信号再生方法について説明する。なお、後述の実施の形態６で説明されるようにして逆フォーマット化（再生）されたこのような信号は、可変長符号化された信号、総合乗数情報、および量子化番号から構成されている。
【００８１】
そこで、前述の総合乗数情報Ｃ＋Ｚの最小値と、基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報Ｃのとりうる値の最大値との内で大きくない値Ｍをマクロブロック内で求め、この値Ｍを利用して、つぎに説明されるようなＤレンジ拡張、および量子化ステップ構成を行う。
【００８２】
すなわち、前述の可変長符号化された信号を可変長復号化し、前述の値Ｍを引いた値を用いてＤレンジ拡張を行う。ここに、可変長復号化された信号の有効ビット数をＹビットとすると、Ｄレンジ拡張された信号の有効ビット数は、Ｙビット×（２の（総合乗数情報―Ｍ）乗）＝Ｘビットである。
【００８３】
また、図３の表を利用して、前述の量子化番号を基本量子化ステップに変換し、前述の値Ｍを用いて量子化ステップ構成を行う（すなわち、基本量子化ステップと２のＭ乗の積が、量子化ステップである）。もちろん、Ｄレンジ拡張されたＸビットの信号の逆量子化には、この量子化ステップを利用する。
【００８４】
なお、逆量子化された信号は、後述の実施の形態６で説明されるようにして逆離散コサイン変換、逆ブロック化を行われ、再生信号として出力される。
【００８５】
以上説明したようにして、量子化ステップ数の拡張が可能な新しい圧縮方式により圧縮された信号を再生することが可能となる。
【００８６】
新しい映像信号再生方法についての再生動作に関する説明はここまでとし、以下では、たとえば、ＤＶＣＰＲＯビットストリームをＭＰＥＧビットストリームへ変換する場合を例にとり、上述した総合乗数情報の最小値と基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報のとりうる値の最大値との内で大きくない値Ｍを利用する理由について説明する。なお、実施の形態３においてすでに詳しく説明されたように、総合乗数情報としては、Ｄレンジ変換情報と乗数情報の和が記録されている。
【００８７】
たとえば、信号の記録時において、マクロブロック内の（１）量子化ステップが７（よってＣ＝０）、Ｄレンジ変換におけるべき指数（係数）Ｚが１である場合と、（２）量子化ステップが１４（よってＣ＝１）である場合（このとき自動的にＺ＝０）とでは、ともに総合乗数情報が１である。
【００８８】
本実施の形態５では、何れの場合においても、量子化ステップとして１４を用いることにより、逆量子化を行う（総合乗数情報の最小値は、何れの場合においても１であるからである）。これに対して、本実施の形態とは異なり、総合乗数情報自体（すなわち１）を用いてＤレンジ拡張を行い、基本量子化ステップ（すなわち７）をそのまま量子化ステップとして使用する方法が考えられる。もちろん、本実施の形態における方法、本実施の形態とは異なる上述の方法の何れを利用しても、再生信号は同一である。
【００８９】
ここで、前述のようにして逆量子化された信号を、逆離散コサイン変換、逆ブロック化を行わずに、ＭＰＥＧストリームへストリーム変換する場合を考えてみると、今度はＭＰＥＧの可変長符号化を適用することになるので、ＤＣＴブロックにおけるＡＣ成分の値が小さい方が、符号量が少なくて済む。したがって、再生信号が同じとなるならば、量子化ステップを大きい値にしておいた方がよく、総合乗数情報Ｃ＋Ｚの最小値と基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報Ｃのとりうる値の最大値（ここでは２）との内で大きくない値を利用するのが有利である。これが、本実施の形態において、総合乗数情報の最小値と基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報のとりうる値の最大値との内で大きくない値Ｍを利用する理由である。
【００９０】
以上説明したようにして、総合乗数情報の最小値と基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報のとりうる値の最大値との内で大きくない値を求め、その結果を反映して量子化ステップを大きく構成することにより、ＭＰＥＧトランスコード後の符号量を少なくすることが可能となる。
【００９１】
（実施の形態６）
つぎに、図１０を参照しながら、本実施の形態６における映像信号再生装置の構成について説明する。なお、図１０は、本実施の形態６における映像信号再生装置の構成を説明するためのブロック図である。また、本実施の形態６においては、本実施の形態３、４で説明された映像信号記録方法を利用して、マクロブロック内の各ＤＣＴブロックを同一の量子化ステップで量子化することにより記録された信号の再生を行う。
【００９２】
図１０において、１０１１は信号が記録されている磁気テープ、１０１０は磁気テープから信号を再生する再生器、１００９は再生した信号から必要な情報を取り出す逆フォーマット化器、１００８は入力された総合乗数情報の最小値を検出する最小乗数情報検出器、１００７は入力信号から量子化ステップを作成する量子化ステップ作成器、１００６は入力信号を可変長復号化する可変長復号化器、１００５は入力信号のＤレンジを拡張するＤレンジ拡張器、１００４は入力信号を逆量子化する逆量子化器、１００３は入力信号を逆離散コサイン変換する逆直交変換器、１００２は入力信号のブロック化を解消する逆ブロック化器、１００１は再生信号を出力する出力端子である。
【００９３】
なお、逆量子化器１００４は本発明の逆量子化手段に、Ｄレンジ拡張器８０５は本発明の逆レンジ変換手段に、量子化ステップ作成器１００７、最小乗数情報検出器１００８を含む手段は本発明の量子化ステップ構成手段に、逆フォーマット化器１００９、再生器１０１０を含む手段は本発明の再生手段に、それぞれ対応する。
【００９４】
つぎに、図１０を参照しながら、本実施の形態６における映像信号再生装置の動作について説明する。
【００９５】
再生器１０１０は、磁気テープ１０１１より情報を再生し、再生した情報を逆フォーマット化器１００９へ出力する。逆フォーマット化器１００９は、逆フォーマット化を行って、再生器１０１０によって再生された情報から、直流成分、可変長符号化された交流成分、量子化番号、および総合乗数情報を再生する。
【００９６】
最小乗数情報検出器１００８は、実施の形態５で説明された方法を利用して前述の総合乗数情報の最小値を検出し、総合乗数情報Ｃ＋Ｚの最小値と基本量子化ステップと組み合わされる乗数を特定するための乗数情報Ｃのとりうる値の最大値との内で大きくない値を、Ｄレンジ拡張器１００５、量子化ステップ作成器１００７へそれぞれ出力する。
【００９７】
量子化ステップ作成器１００７は、実施の形態５で説明された方法を利用して量子化ステップ構成を行い、構成した量子化ステップを逆量子化器１００４へ出力する。
【００９８】
一方、可変長復号化器１００６は、前述の再生された交流成分を可変長復号化し、これをＤレンジ拡張器１００５へ出力する。また、Ｄレンジ拡張器１００５は、可変長復号化器１００６から入力された交流成分を、実施の形態５で説明された方法を利用してＤレンジ拡張し、逆量子化器１００４へ出力する。
【００９９】
逆量子化器１００４は、量子化ステップ作成器１００７から入力された量子化ステップを利用して、Ｄレンジ拡張器１００５によってＤレンジ拡張された交流成分を逆量子化し、これを逆直交変換器１００３に出力する。
【０１００】
逆直交変換器１００３は、逆量子化器１００４から入力された交流成分、および逆フォーマット化器１００９で再生され交流成分と同じ経路を通って入力された直流成分を、逆離散コサイン変換し、逆ブロック化器１００２へ出力する。
【０１０１】
逆ブロック化器１００２は、ブロック化した信号のブロック化を解消し、出力端子１００１へ再生信号を出力する。
【０１０２】
以上説明したようにして、最小乗数情報検出器１００８は、総合乗数情報の最小値を求め、量子化ステップ作成器１００７は、その結果を反映して量子化ステップを大きく構成する。このようにすれば、ＭＰＥＧトランスコード後の符号量を少なくすることが可能となる。ただし、本実施の形態においても、総合乗数情報の最小値を求めることなく復号化を行うことはもちろん可能であり、そのような復号化を行う場合には、最小値乗数検出器１００８が不要となるので、映像信号再生装置の構成を簡単にすることができる。
【０１０３】
なお、実施の形態１〜４においては、記録できる量子化ステップの数を４ビットで表現される１５種類、量子化で使用する量子化ステップの数を５ビットで表現される３１種類とし、実施の形態３、４においては、可変長符号化可能なＡＣ成分のビット精度は９ビットとし、量子化の出力は１２ビットとしたが、このようにするのは具体的な例をあげて説明を行うためであり、本発明の効果はこれらに制限されるものではない。
【０１０４】
また、本発明の基本量子化ステップと組み合わされる乗数は、上述の実施の形態においては２のべきであったが、これに限らず、任意の数でよい。
【０１０５】
また、本発明の総合乗数情報とは、上述の実施の形態においては、２のべきである、基本量子化ステップと組み合わされる乗数のべき指数と、レンジ変換乗数のべき指数との和であった。しかし、それに限らず、本発明に関連する発明の総合乗数情報は、たとえば、２のべきとは限らない基本量子化ステップと組み合わされる乗数と、レンジ変換乗数そのものの対であってもよい。
【０１０６】
また、本発明の信号の量子化に利用された量子化ステップは、上述の実施の形態においては、ＤＣＴブロックから構成されるマクロブロックにおいて一様であったが、それに限らず、本発明に関連する発明の量子化ステップは、たとえば、マクロブロック内の各ＤＣＴブロックにおいて異なっていてもよい。
【０１０７】
また、本発明の量子化された信号は、上述の実施の形態においては、レンジ変換されていたが、これに限らず、必要がなければレンジ変換されていなくてもよい。このような信号の再生においては、逆レンジ変換を行う必要はなく、本発明の信号再生装置は逆レンジ変換手段を備えていなくともよい。
【０１０８】
また、上記実施の形態の全部または一部の手段の全部または一部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および／またはデータを担持した媒体を作成し、これを利用することにより、読み取られたそのプログラムおよび／またはデータがコンピュータと協動して上記と同様の動作を実行してもよい。
【０１０９】
また、上記実施の形態の全部または一部の手段の全部または一部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および／またはデータであることを特徴とする情報集合体を作成し、これを利用することにより、読み取られたそのプログラムおよび／またはデータ構造がコンピュータと協動して上記と同様の動作を実行してもよい。
【０１１０】
ここに、データとは、データ構造、データフォーマット、データの種類などを含む。また、媒体とは、ＲＯＭ等の記録媒体、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体を含む。また、担持した媒体とは、例えば、プログラムおよび／またはデータを記録した記録媒体、やプログラムおよび／またはデータを伝送する伝送媒体等をふくむ。また、コンピュータにより処理可能とは、例えば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュータにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場合であれば、伝送対象となるプログラムおよび／またはデータが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱えることであることを含む。また、情報集合体とは、例えば、プログラムおよび／またはデータ等のソフトウエアを含むものである。
【０１１１】
以上で述べられたことから明らかなように、本発明の信号記録方法は、たとえば、Ｍ（Ｍ＞＝１）種の基本量子化ステップとＮ（Ｎ＞＝１）種の乗数との掛け算によりその値が決まるＭ×Ｎ種の量子化ステップ内のＬ（Ｌ＝＜Ｍ×Ｎ）種の量子化ステップを用いて入力映像信号を量子化し、量子化した信号を可変長符号化し、量子化で使用した量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応した量子化番号と乗数に対応した乗数情報と可変長符号化した信号とを記録することを特徴とする。これにより、ＤＶＣＰＲＯ圧縮と同一の記録フォーマットで量子化ステップ数を拡張することが可能となる。
【０１１２】
本発明の信号記録装置は、たとえば、入力映像信号をＤＣＴブロックに分割するとともに、複数のＤＣＴブロックからマクロブロックを構成するブロック分割手段と、マクロブロック内の各ＤＣＴブロックを離散コサイン変換する離散コサイン変換手段と、離散コサイン変換したＤＣＴブロックの交流成分を、Ｍ（Ｍ＞＝１）種の基本量子化ステップとＮ（Ｎ＞＝１）種の乗数との掛け算によりその値が決まるＭ×Ｎ種の量子化ステップ内のＬ（Ｌ＝＜Ｍ×Ｎ）種の量子化ステップを用いて量子化する量子化手段と、量子化手段で使用した量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応した量子化番号と乗数に対応した乗数情報を求める量子化情報決定手段と、量子化した交流信号を可変長符号化する可変長符号化手段と、離散コサイン変換したＤＣＴブロックの直流成分と、可変長符号化した交流信号と、量子化番号と、乗数情報とを記録する記録手段を備えることを特徴とする。これにより、上記本発明の信号記録方法と同じ効果を装置で実現できる。
【０１１３】
本発明の信号記録方法は、たとえば、Ｍ（Ｍ＞＝１）種の基本量子化ステップと２のＫ（Ｋ＝０、１、２、．．．）乗で表現されるＮ種の乗数との掛け算によりその値が決まるＭ×Ｎ種の量子化ステップ内のＬ（Ｌ＝＜Ｍ×Ｎ）種の量子化ステップを用いて入力映像信号を量子化し、量子化したＸビットの信号をＹ（Ｙ＜Ｘ）ビット×（２のＺ（Ｚ＝０、１、２、．．．）乗）にレンジ変換し、レンジ変換した信号内のＹビットの信号を可変長符号化し、量子化で使用した量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応した量子化番号と、乗数の係数Ｋとレンジ変換で求めたＺとの和に対応した総合乗数情報と、可変長符号化した信号とを記録することを特徴とする。これにより、量子化後のＡＣ成分の有効ビット数の拡張も実現できる。
【０１１４】
本発明の信号記録装置は、たとえば、入力映像信号をＤＣＴブロックに分割するとともに、複数のＤＣＴブロックからマクロブロックを構成するブロック分割手段と、マクロブロック内の各ＤＣＴブロックを離散コサイン変換する離散コサイン変換手段と、離散コサイン変換したＤＣＴブロックの交流成分を、Ｍ（Ｍ＞＝１）種の基本量子化ステップと２のＫ（Ｋ＝０、１、２、．．．）乗で表現されるＮ種の乗数との掛け算によりその値が決まるＭ×Ｎ種の量子化ステップ内のＬ（Ｌ＝＜Ｍ×Ｎ）種の量子化ステップを用いて量子化して、有効ビット数がＸビットの量子化交流信号を作成する量子化手段と、量子化したＸビットの量子化交流信号をＹ（Ｙ＜Ｘ）ビット×（２のＺ（Ｚ＝０、１、２、．．．）乗）に変換するレンジ変換手段と、量子化手段で使用した量子化ステップを決定する基本量子化ステップに対応した量子化番号と乗数の係数Ｋを求める量子化情報決定手段と、ＫとＺの和を求めて総合乗数情報とする乗数決定手段と、レンジ変換した量子化交流信号内のＹビットの信号を可変長符号化する可変長符号化手段と、離散コサイン変換したＤＣＴブロックの直流成分と、可変長符号化した量子化交流信号と、量子化番号と、総合乗数情報とを記録する記録手段を備えることを特徴とする。これにより、上記本発明の信号記録方法と同じ効果を装置で実現できる。
【０１１５】
本発明の信号再生方法は、たとえば、上記本発明の信号記録方法で記録された信号を再生する信号再生方法であって、記録されている可変長符号化された信号と量子化番号と総合乗数情報を再生し、可変長符号化された信号を可変長復号化して逆量子化するのに、量子化番号に対応する基本量子化ステップを総合乗数情報に対応する係数Ｐを用いて（２のＰ乗）倍することにより求まる量子化ステップを用いることを特徴とする。これにより、上記本発明の信号記録方法で記録した信号を、再生することができる。さらに、総合乗数情報の最小値を使用する構成とすることにより、ＭＰＥＧのビットストリームに変換した場合の符号量を少なくするように復号化することができる。
【０１１６】
本発明の信号再生装置は、たとえば、上記本発明の信号記録装置で記録された映像信号を再生する信号再生装置であって、ＤＣＴブロック複数個からなるマクロブロック単位で記録されている直流成分と可変長符号化された交流成分と量子化番号と総合乗数情報を再生する再生手段と、可変長符号化された交流成分を可変長復号化して交流信号を作成する可変長復号化手段と、量子化番号に対応する基本量子化ステップと総合乗数情報に対応する係数Ｐを求め、基本量子化ステップを（２のＰ乗）倍して量子化ステップとする量子化ステップ決定手段と、交流信号を量子化ステップで逆量子化する逆量子化手段を備えることを特徴とする。これにより、上記本発明の信号再生方法と同じ効果を装置で実現できる。
【０１１７】
このように、本発明は、データの劣化が従来に比べて少ない、圧縮方式の変換が可能な圧縮方式を実現する信号記録装置、信号記録方法、信号再生装置、信号再生方法、および記録媒体を提供することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、量子化ステップ数の拡張が可能な圧縮方式を実現できるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するためのフローチャート
【図２】本発明の実施の形態における量子化ステップ変換を実現するための図表（紙面の都合上二つに分けて示した）
【図３】本発明の実施の形態における基本量子化番号変換を実現するための図表
【図４】本発明の実施の形態における乗数変換を実現するための図表
【図５】本発明の実施の形態２を説明するためのブロック図
【図６】本発明の実施の形態を説明するためのフローチャート
【図７】本発明の実施の形態におけるＤレンジ変換を行われる入力信号の説明図（図７（ａ））、およびＤレンジ変換を行われた出力信号の説明図（図７（ｂ））
【図８】本発明の実施の形態４を説明するためのブロック図
【図９】本発明の実施の形態を説明するためのフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態６を説明するためのブロック図
【符号の説明】
５０１、８０１  入力端子
５０２、８０２  ブロック化器
５０３、８０３  直交変換器
５０４、８０４  量子化器
５０５、８０６  可変長符号化器
５０６、８０７  量子化ステップ変換器
５０７、８０９  フォーマット化器
５０８、８１０  記録器
５０９、８１１、１０１１  磁気テープ
８０５  Ｄレンジ変換器
８０８  加算器
１００１  出力端子
１００２  逆ブロック化器
１００３  逆直交変換器
１００４  逆量子化器
１００５  Ｄレンジ拡張器
１００６  可変長復号化器
１００７  量子化ステップ作成器
１００８  最小乗数情報検出器
１００９  逆フォーマット化器
１０１０  再生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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