DE69228913T2

DE69228913T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kodierung eines digitalen Videosignals

Info

Publication number: DE69228913T2
Application number: DE69228913T
Authority: DE
Inventors: Masaki Oguro; Naofumi Yanagihara
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-11-05
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2012-11-03
Also published as: EP0541029A3; DE69228913D1; JPH05130583A; EP0541029B1; JP3532221B2; EP0541029A2; US5745644A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um mit hoher Effizienz digitale Videosignale zu codieren, einschließlich von Verfahren und Vorrichtungen zum Codieren von Videosignalen mittels diskreter Cosinus-Transformation (DCT), für ein Aufzeichnen durch ein digitales Videobandgerät (VTR).
Digitale VTRs dienen sowohl zum Digitalisieren eines Videosignals als auch zum Aufzeichnen des digitalisierten Signals auf einem Magnetband. Die Bandbreite des digitalisierten Videosignales, wie es abgetastet ist, überschreitet die praktische Aufzeichnungskapazität des Magnetbandes. Demgemäß ist es nicht praktikabel, das digitalisierte Videosignal wie abgetastet aufzuzeichnen, so daß das Signal als erstes mit einem hocheffizienten Codierverfahren vor dem Aufzeichnen codiert wird.
Es wurde vorgeschlagen, eine diskrete Cosinus-Transformation durch Ausführen eines solchen hocheffizienten Codierverfahrens für digitale Videosignale einzusetzen, um mittels eines digitalen VTR aufzuzeichnen. Bei dem diskreten Cosinus-Transformationsverfahren werden die digitalen Videodaten zuerst in vorbestimmten Blöcken angeordnet. Solche Blöcke können beispielsweise aus 8 · 8 Bildelementen oder Pixeln im Zeitbereich zusammengesetzt sein. Die vorbestimmten digitalen Videoblöcke werden mittels des diskreten Cosinus-Transformationsverfahrens in Frequenzbereichsdaten transformiert.
Die Videosignale besitzen eine Korrelation, so daß durch die Transformation in den Frequenzbereichen die sich ergebenden Gleichkomponenten beherrschend sind. Weiterhin weisen die durch die diskrete Cosinus-Transformation erzeugten Frequenz-Komponenten typischerweise ihre größten Spannungspegel bei den niedrigsten Frequenzen auf, und wenn die Frequenzen der Komponenten zunehmen, nehmen die Spannungspegel der Komponenten allgemein ab.
Wenn die diskrete Cosinus-Transformation einmal durchgeführt wurde, sind die Frequenzbereichsdaten in einem Codeformat mit variabler Länge, wie beispielsweise dem Huffman- Code oder dergleichen, codiert. Dies dient der Verminderung der benötigten Bitzahl, um die transformierten Daten darzustellen.
Wenn die Daten auf einem Magnetband aufgezeichnet werden, wird typischerweise unter Verwendung eines Reed-Solomon-Codes ein Fehlerkorrektur-Codierverfahren ausgeführt. Fehlererkennung und -korrektur unter Verwendung eines Reed-Solomon-Codes wird symbolweise ausgeführt, wobei jedes Symbol normalerweise 8 Bit enthält. Die mit variabler Länge codierten Daten haben jedoch keine feste Länge, so daß mehrere mit variabler Länge codierter Komponenten zu einem einzelnen Symbol angeordnet werden könnten, oder über zwei oder mehr Symbole angeordnet werden könnten. Es ist demgemäß nicht länger möglich die Punkte zu bestimmen, an denen die Codes mit variabler Länge in den folgenden Symbolen beginnen, sollte ein nicht korrigierbarer Fehler in irgendeinem gegebenen Symbol auftreten. Wenn somit solch ein Fehler in einem gegebenen Symbol auftritt, sind keine der Daten, die diesen enthalten, wiedergebbar, auch wenn alle der nachfolgenden Symbole selber frei von Fehlern sind.
Es ist sicherlich möglich, den Verlust von Daten, die dem Symbol folgen, das den Fehler enthält, durch Anordnen des Beginns von jeder mit variabler Länge codierten Komponente an dem Beginn eines jeden Symbols, zu vermeiden. Dies würde jedoch die Datenkomprimierung beseitigen, die unter Verwendung des Codierprozesses mit variabler Länge erzielt wurde, so daß die sich ergebenden Daten unbrauchbar wären.
Aus der WO-A-91/02430, die die Grundlage für den Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche darstellt, ist ein digitales Signalverarbeitungssystem bekannt, in dem ein gruppenweise codiertes Signal mit variabler Wortlänge mit hoher Geschwindigkeit übertragen wird.
Aus der EP-A-448 491 ist ein Verfahren zum Codieren und Übertragen von zumindest zwei Pegeln von digitalen Bildern einer Bildfolge bekannt.
Aus der WO 92/16071, die nur als Stand der Technik gemäß Art. 54(3) und (4) EPÜ zu betrachten ist, ist ein HDTV-System zum Codieren/Decodieren eines HDTV-Signals bekannt.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Codieren eines digitalen Videosignals vorzusehen, das im wesentlichen die zuvor genannten Nachteile und Probleme, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, zu beseitigen oder zu überwinden vermag.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und Geräte zum Codieren eines digitalen Videosignals vorzusehen, die eine Signal-Transformation aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich einsetzen, genauso wie ein Codieren mit variabler Länge der Frequenzbereichsinformation, so daß ein unkorrigierbarer Fehler in einem mit variabler Länge codierten Signal zu einem minimalen Transformationsverlust führt.
Diese Aufgaben wird mit den Maßnahmen der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche entwickeln den Erfindungsgedanken weiter.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Codieren eines digitalen Videosignals vorgesehen, das aus mehreren Videodaten-Blöcken besteht, mit den Schritten und den Maßnahmen: Durchführen einer diskreten Cosinus-Transformation mit jedem der mehreren Videodaten-Blöcke, um mehrere entsprechende transformierte Videodaten-Blöcke vorzusehen, wobei jeder der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke eine jeweilige Gleich-Komponente und jeweilige mehrere Wechsel- Komponenten aufweist, Codieren mit variabler Länge der jeweiligen mehreren Wechsel- Komponenten jedes der mehreren jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke, und Vorsehen von Fehlerkorrekturcodes für die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke, Anordnen der jeweiligen Gleich-Komponente und der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke in einer Reihenfolge, so daß die jeweilige Gleich- Komponente den jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten voransteht, und daß eine verhältnismäßig niederfrequente der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten verhältnismäßig höherfrequenten der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten vorangestellt sind.
Die diskrete Cosinus-Transformation eines digitalen Videosignales ergibt durch die Korrelation des Videosignals typischerweise eine beherrschende Gleich-Komponente zusammen mit den Wechsel-Komponenten, deren Spannungspegel typischerweise bei niedrigen Frequenzen am höchsten sind, die mit zunehmender Frequenz wesentlich abnehmen. Demgemäß haben die Gleich-Komponente und niederfrequente Wechsel- Komponenten eine verhältnismäßig höhere Bedeutung als höherfrequente Komponenten. Durch Anordnen der transformierten Signale in der Weise, daß die Gleich-Komponente und die niederfrequenten Komponenten höherfrequenten Komponenten voranstehen, ist das Auftreten eines unkorrigierbaren Fehlers in einem Byte, das zu einer Unfähigkeit der Wiedergabe der nachfolgenden Signale führt, gering, um in einem bestimmten Informationsverlust zu enden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Codieren eines digitalen Videosignals, das aus mehreren Videosignalblöcken vorgesehen ist, mit jeweils den Schritten und Maßnahmen: Durchführen einer diskreten Cosinus- Transformation mit jedem der mehreren Videodaten-Blöcke, um mehrere entsprechende transformierte Videodaten-Blöcke vorzusehen, wobei jeder mehrere Frequenzbereichs- Komponenten aufweist, Codieren mit variabler Länge von zumindest einigen der mehreren Frequenzbereichs-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke, um mehrere der entsprechenden codierten Frequenzbereichs- Komponenten mit variabler Länge zu bilden, Anordnen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke als eine Folge von Symbolen mit fester Länge, so daß jeder jeweiliger Anfänge von zumindest einigen der mehreren entsprechenden Videodaten- Blöcke mit dem Beginn eines jeweiligen Symbols innerhalb der Folge von Symbolen mit fester Länge beginnt, Aufnehmen einer Adresse innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge, die im Zusammenhang mit einem der mehreren der entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke steht, wobei die Adresse eine Lage von einem der zumindest einigen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge anzeigt, die dem einen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke folgt, mit dem die Lage der Adresse zugeordnet ist, und Vorsehen eines Fehlerkorrekturcodes innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge für die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke. Da der Beginn eines transformierten Videodaten-Blockes mit dem Beginn eines jeweiligen Symboles entspricht, führt ein nicht korrigierbarer Fehler in einem vorangegangenen Block zu keiner Auswirkung auf die Wiedergabefähigkeit des Blockes, der mit dem Symbol beginnt.
Die zuvor genannten und anderen Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels davon, das in Verbindung mit den dazugehörenden Zeichnungen zu lesen ist, die einen Teil daraus bilden, erläutert, und bei dem entsprechende Teile und Komponenten durch dieselben Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten der Zeichnungen angegeben sind.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufzeichnungssystems eines digitalen Videorecorders gemäß eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 ist eine Darstellung, die das Entfernen redundanter Komponenten von Farbdifferenz-Eingangssignalen darstellt, wie sie durch eine geltende Informationsgewinnungsschaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ausgeführt wird,
Fig. 3 stellt das Entfernen von sowohl Horizontal- als auch Vertikal-Synchronisations- und Austast-Intervallsignalen mittels einer geltenden Informationsgewinnungsschaltung nach Fig. 1 zur Datenreduktion dar,
Fig. 4 stellt einen 8 · 8-Block von Pixeln dar, an dem ein diskreter Cosinus-Transformationsprozeß mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgeführt ist,
Fig. 5 stellt die Zusammensetzung eines Makroblockes dar, der sowohl Helligkeits- als auch Farbdifferenzsignale enthält, die durch eine Makroblock-Zusammensetzschaltung gemäß Fig. 1 gebildet sind,
Fig. 6 stellt ein Makroblock-Verschiebeverfahren dar, das durch eine Verschiebeschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgeführt wird,
Fig. 7 stellt einen 8 · 8-Block von Videodaten im Zeitbereich dar, der gemäß diskreter Cosinus-Transformation zu verarbeiten ist,
Fig. 8 stellt Frequenz-Komponenten dar, die sich aus der diskreten Cosinus-Transformation des 8 · 8-Blockes von Zeitbereichsdaten nach Fig. 7 ergeben,
Fig. 9 ist eine Tafel, die mehrere Sätze von Quantisierungsintervallen darstellt, die selektiv durch einen Quantisierer gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendet werden,
Fig. 10 stellt eine Art dar, in der ein Satz von Quantisierungsintervallen, der aus der Tafel gemäß Fig. 9 ausgewählt ist, vom Quantisierer nach Fig. 1 eingesetzt ist, um einen diskret cosinustransformierten Datenblock zu quantisieren,
Fig. 11 stellt einen Block diskret cosinustransformierter Daten dar, die durch den Quantisierer nach Fig. 1 zu quantisieren sind,
Fig. 12 stellt einen ausgewählten Satz von Quantisierungsintervallen dar, der für die Verwendung beim Quantisieren des Blocks nach Fig. 11 verwendet wird,
Fig. 13 stellt einen Block von Daten dar, der sich aus der Quantisierung der diskret cosinustransformierten Daten nach Fig. 11 ergibt, mit der Verwendung des Satzes der in Fig. 12 dargestellten Quantisierungsintervalle,
Fig. 14 ist eine beispielhafte Huffman-Tabelle, die durch Abschätzen der Datenmenge, die sich aus dem Codieren mit variabler Länge ergibt, verwendet wird, um zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Datenübertragungsrate des digitalen Videorecorders nach Fig. 1 überschritten wird,
Fig. 15 stellt Zahlen dar, die unter Verwendung des Huffman-Codes nach Fig. 14 entsprechenden der quantisierten Daten nach Fig. 13 als ein Ergebnis eines Codierens mit variabler Länge zugeordnet sind,
Fig. 16 stellt den Bildaufbau eines synchronen Blocks dar, der codierte Videodaten enthält und durch eine Bildsegmentierung erzeugt ist, und eine Fehlerkorrektur-Codierschaltung nach Fig. 1,
Fig. 17 stellt einen Fehlerkorrektur-Codierprozeß dar, der durch die Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung nach Fig. 1 ausgeführt ist,
Fig. 18 stellt die Anordnung verschiedener Typen von Daten innerhalb des Sync-Blockes dar, der durch die Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung nach Fig. 1 erzeugt ist, und
Fig. 19 ist ein Blockdiagramm eines Wiedergabesystems des digitalen Videobandrecorders nach Fig. 1.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen im einzelnen und insbesondere auf Fig. 1 ist gemäß eines vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ein Aufzeichnungssystem eines digitalen Videobandrecorders bzw. VTR dargestellt. Das Aufzeichnungssystem nach Fig. 1 ist mit Eingangsanschlüssen 1A, 1B und 1C versehen, um jeweils ein digitales Helligkeitssignal Y und digitale Farbdifferenzsignale U und V, die beispielsweise mit dem NTSC-System übereinstimmen, zu empfangen. Das digitale Helligkeitssignal Y und digitale Farbdifferenzsignale U und V sind (4 : 2 : 2) zusammengesetzte Signale, so daß das digitale Helligkeitssignal Y eine Abtastfrequenz von 13,5 MHz aufweist, wobei die Farbdifferenzsignale U und V jeweils eine Abtastfrequenz von 6,75 MHz aufweisen und die Daten mit 8 Bit pro Abtastung quantisiert sind.
Das digitale Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale U und V, die an den Eingangsanschlüssen 1A bis 1C empfangen werden, sind damit einer geltenden Informationsgewinnungsschaltung 2 zugeführt, die dazu dient, möglichst viele redundante Daten innerhalb der Eingangsvideosignale zu entfernen, um nur diese Abschnitte der Eingangsvideosignale, die zum Vorsehen der beförderten Information notwendig sind, zuzuführen. Die Informationsmenge, die in den Farbdifferenzsignalen U und V enthalten ist, ist geringer als die, die in dem Helligkeitssignal Y enthalten ist, so daß das Ausmaß der Datenmenge innerhalb der Farbdifferenzsignale weiter verminderbar ist. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entfernt die geltende Informationsgewinnungsschaltung 2 eine Hälfte der Teilbilder, die in den Farbdifferenzsignalen U und V enthalten sind, so daß, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die Anzahl der in den Farbdifferenzsignalen U und V enthaltenen Teilbilder (wobei jedes verbleibende Teilbild durch einen festen Punkt dargestellt ist) ein Viertel der Teilbildzahlen ist, die in dem Helligkeitssignal Y enthalten sind.
Eine weitere Verminderung wird durch die geltende Informationsgewinnungsschaltung 2 durch das Entfernen der Horizontal- und Vertikal-Synchronisations- und -Austastintervallsignale erzielt. Folglich ist die Größe jedes Vollbildes eines NTSC-Videosignals von 525 Zeilen bei 858 Teilbildern auf 480 Zeilen bei 720 Teilbildern der Größe eines gewonnenen geltenden Bildes A1 reduzierbar, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist daher zu sehen, daß die geltende Informationsgewinnungsschaltung 2 dazu dient, die Übertragungsrate des Eingangsvideosignals im wesentlichen zu vermindern. Falls beispielsweise die Übertragungsrate des Eingangsvideosignales 216 MPBS beträgt, vermindert die Schaltung 2 die Übertragungsrate auf etwa 124 MBPS.
Unter Bezugnahme auf nochmals Fig. 1 wird das Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale U und V, die von der geltenden Informationsgewinnungsschaltung 2 ausgegeben werden, den Blocksegmentierungsschaltungen 3A, 3B und 3C jeweils zugeführt. Die Blocksegmentierungsschaltungen 3A, 3B und 3C bilden ihre jeweiligen Signale Y, U und V in DCT-Blöcken, so daß jeder im wesentlichen in Frequenzbereichsinformation mittels eines diskreten Cosinus-Transformationverfahrens umgesetzt ist, wie nachfolgend genauer beschrieben ist. Jeder so geformte DCT-Block enthält (8 · 8)-Punkte, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Wie nachfolgend angegeben ist, enthält jeder Punkt 8 Bit.
Die Blocksegmentierungsschaltungen 3A bis 3C geben ihre jeweiligen Ausgangssignale an eine Makroblock-Zusammensetzschaltung 4 ab. Die Schaltung 4 ordnet das Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale U und V im Blockformat in jeweilige Makroblöcke an, wobei jeder Signale aufweist, die einen entsprechenden Bereich eines gegebenen Videobildes entspricht. Das Makroblockformat hilft beim Verschieben durch das Aufzeichnungssystem und Interpolieren der Signale bei der Wiedergabe, wobei beides nachfolgend genauer beschrieben ist.
Da das digitale Helligkeitssignal Y und die Farbdifferenzsignale U und V dem Aufzeichnungssystem in einem (4 : 2 : 2)-Format an den Eingängen 1A bis 1C zugeführt werden, und die Schaltung 2 die Anzahl der Teilbilder der Farbdifferenzsignale um die Hälfte vermindert, wenn sie der Makroblock-Zusammensetzschaltung 4 zugeführt werden, gibt es viermal so viele Helligkeitspunkte als Farbdifferenzpunkte U oder V für einen vorgegebenen Bereich des Videobildes. Die Makroblock-Zusammensetzschaltung 4 enthält daher vier Blöcke von Punktdaten für das Helligkeitssignal und einen Block für die Punktdaten jedes der Farbdifferenzsignale U und V in jedem Makroblock, die einen entsprechenden Bereich des Videobildes darstellen, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Erneut unter Bezugnahme auf Fig. 1 führt die Makroblock-Zusammensetzschaltung 4 die Helligkeits- und Farbdifferenzdaten im Makroblockformat einer Verschiebeschaltung 5 zu. Wie zuvor angegeben, stellt jeder der Makroblöcke Helligkeits- und Farbdifferenzsignale von vorbestimmten Bereichen eines gegebenen Videobildes dar. Die Verschiebeschaltung 5 setzt die empfangenen Makroblöcke in Gruppen zusammen, wobei jeder drei benachbarte Makroblöcke enthält, und hierin als Super-Makroblock bezeichnet ist.
Bezugnehmend auf Fig. 6 verschiebt die Verschiebeschaltung 5 die Super-Makroblöcke durch Aufnehmen dieser in Gruppen von fünf Super-Makroblöcken, wobei jeder der fünf Super-Makroblöcke innerhalb jeder Gruppe aus einem jeweils verschiedenen Bereich des Videoschirmes ausgewählt ist. Fig. 6 stellt das Verschiebeverfahren dar, daß für ein Teilbild aus Videodaten ausgeführt wurde, wobei ein Teilbild aus 45 Makroblöcken in Horizontalrichtung darin mittels (n + 1) Makroblöcken in Vertikalrichtung zusammengesetzt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist für ein NTSC-Signal, das 525 Zeilen pro Bild aufweist n = 29 und für ein PAL-Signal, das 625 Zeilen pro Bild aufweist, ist n = 35. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird das Verschiebeverfahren durch Auswählen eines Super-Makroblockes SMB&sub0;, SMB&sub1;, ..., SMB&sub4; aus fünf entsprechenden horizontal getrennten Bereichen des Videoteilbildes ausgeführt, um jede Gruppe darin anzuordnen. Die Auswahl der Super-Makroblöcke wird auf diese Weise ausgeführt, so daß ihre horizontale Lage nicht zusammentrifft. Wenn sie so gemäß dem Verschiebeverfahren aufgenommen sind, werden Gruppen von 15 Makroblöcken durch die Verschiebeschaltung 5 an eine Schaltung 6 für diskrete Cosinus-Transformation (DCT) in Fig. 1 ausgegeben.
Die DCT-Schaltung 6 dient dem Ausführen einer diskreten Cosinus-Transformation für jeden der DCT-Blöcke, die in jeder Gruppe von 15 Makroblöcken enthalten ist, die von der Verschiebeschaltung 5 empfangen sind. Eine exemplarische diskrete Cosinus-Transformation eines 8 · 8-DCT-Blockes wird nun mit Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 dargestellt. Fig. 7 stellt ein Beispiel eines 8 · 8-Punkte-DCT-Blockes vor der Transformation mittels der Schaltung 6 dar. Gemäß des diskreten Cosinus-Transformationsverfahrens, das von der Schaltung 6 ausgeführt wird, wird eine Orthogonal- Transformation der Zeitbereichsdaten in dem DCT-Block ausgeführt, um einen entsprechenden Datenblock im Frequenzbereich zu erzielen. Fig. 8 stellt DCT-Frequenzkomponenten dar, die durch die diskrete Cosinus-Transformation von Werten im DCT- Block nach Fig. 7 erzeugt sind. In Fig. 8 sind Frequenz-Komponenten des DCT-Blockes entlang horizontaler Richtung der transformierten Daten entlang der X-Achse so angeordnet, daß die Frequenz darin mit höheren Werten der X-Koordinate anwächst. In gleicher Weise stellt die Y-Achse in Fig. 8 Frequenz-Komponenten in vertikaler Richtung des 8 · 8-DCT-Blockes nach Fig. 7 dar. Im Fall der Y-Achse sind die Y-Koordinatenwerte negativ, so daß abnehmende Y-Koordinatenwerte eine abnehmende Frequenz entsprechender Komponenten des transformierten Blockes darstellen.
Da die Videobilder eine Korrelation aufgrund der diskreten Cosinus-Transformation von Videosignalen darstellen, ist die resultierende Gleich-Komponente eines gegebenen transformierten Blockes typischerweise im Vergleich zu den Wechsel-Komponenten darin sehr groß. Im Beispiel nach Fig. 8 weist demgemäß die Gleich-Komponente, die in der oberen linken Ecke des transformierten Blockes angeordnet ist, wie dargestellt einen Wert von 314,91 auf, der etwa zwei Größenordnungen größer als die größte Wechsel- Komponente darin beträgt. Zusätzlich besitzen niederfrequente Komponenten eines gegebenen transformierten Blockes allgemein größere Werte als hochfrequente Komponenten darin. Allgemein gesagt, werden die Pegel von Hochfrequenz-Komponenten sehr klein im Verhältnis zu den Gleich- und niederfrequenten Komponenten. Es wird angenommen, daß das Codieren der Wechsel-Komponentenwerte mit variabler Länge durch Zuordnen angenommener Bitwerte gemäß ihrer visuellen Eigenschaften, zu einer wesentlichen Abnahme der benötigten Datenmenge führt, die benötigt wird, um eine entsprechende Informationsmenge zu übertragen. Als Beispiel war zuvor angegeben, daß beim Entfernen redundanter Abschnitte der Daten des Eingangsvideosignals mittels der geltenden Informationsgewinnungsschaltung 2, die Übertragungsrate des Eingangsvideosignales von 216 MBPS auf angenähert 124 MBPS vermindert werden kann. Weiterhin ist die Datenmenge aufgrund des zuvor beschriebenen hocheffizienten Codierverfahrens um einen Faktor von etwa 5 verminderbar. Folglich ist die Übertragungsrate von 216 MBPS auf etwa 25 MBPS in diesem Beispiel verminderbar.
Wie oben ersichtlich ist, besitzt die Gleich-Komponente von jedem transformierten Videosignal-Block typischerweise einen sehr großen Wert im Verhältnis zu den Wechsel- Komponenten. Die Gleich-Komponenten sind daher die wichtigsten der transformierten Daten. Im Gegensatz zu den Wechsel-Komponenten werden demgemäß die Gleich- Komponenten ohne Veränderungen zur Verminderung der Datenmenge darin übertragen. Die Wechsel-Komponenten sind jedoch zum Quantisieren und Codieren mit variabler Länge vorgesehen, um sie aufzuzeichnen, wie mit größerer Genauigkeit nachfolgend, beschrieben wird.
Im allgemeinen werden die Wechsel-Komponenten von 15 gruppierten Makroblöcken (das bedeutet, die fünf Super-Makroblöcke, die mittels der Makroblock-Zusammensetzschaltung 4 zusammengesetzt sind) zeitweilig in einem Pufferspeicher 7 gespeichert, wie sie von der DCT-Schaltung 6 ausgegeben wurden. Danach werden sie einem Quantisierer 8 zum Quantisieren ausgegeben und nachfolgend von einem Codierer 9 mit variabler Länge, der dem Komprimieren der Daten dient, zugeführt. Der Quantisierer 8 setzt einen ausgewählten Satz von Quantisierungsintervallen ein, um die Datenmenge zu erhalten, die jedes Vollbild darstellt, die im wesentlichen gleich der vorbestimmten Menge ist. Daten, die den ausgeführten Satz der Quantisierungsintervalle anzeigen, sind zusammen mit den Gleich-Komponenten und den mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten zusammen mit weiterer Information, wie nachfolgend beschrieben, übermittelt.
Genauer gesagt, die durch die DCT-Schaltung 6 zugeführten Gleich-Komponenten werden durch einen Code mit fester Länge dargestellt und werden direkt einer Bildsegmentierung, und eine Fehlerkorrekturschaltung 15 zugeführt, um mit den verbleibenden Daten zum Übertragen und Aufzeichnen zusammengesetzt zu werden. Zum gleichen Zeitpunkt, zu dem die Wechsel-Komponenten für 15 Makroblock-Gruppen in dem Pufferspeicher 7 gespeichert werden, werden die Wechsel-Komponenten fallweise einem Quantisierer 10 zugeführt, der dem Quantisieren der Komponenten durch deren Gewichtung gemäß ihren sichtbaren Eigenschaften dient. Das bedeutet, da höherfrequente Komponenten keine hohe Sichtbarkeit besitzen, werden sie durch ein verhältnismäßig großes Quantisierungsintervall im Quantisierungsverfahren geteilt. Aufgrund der verhältnismäßig großen Sichtbarkeit der niederfrequenten Komponenten werden sie jedoch durch ein verhältnismäßig kleines Quantisierungsintervall in diesem Verfahren geteilt.
Mit Bezugnahme auf Fig. 9 sind im offenbarten Ausführungsbeispiel 32 vorbestimmte Sätze von Quantisierungsintervallen, die durch Quantisierungszahlen (Q) von 0 bis 31 bestimmt sind, vorgesehen, um vom Quantisierer 10 ausgewählt benutzt zu werden. Fig. 10 stellt schematisch die Anordnung eines 8 · 8-DCT-Blockes dar, in dem Gruppen mit vier nebeneinanderliegenden Punkten als jeweilige numerierte Bereiche 0 bis 15 bestimmt sind. Die Horizontalachsen der Tabelle, die in Fig. 9 vorgesehen ist, sind gemäß den numerierten Bereichen angeordnet, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Es ist zu sehen, daß jeder dieser Bereiche einem entsprechenden Quantisierungsintervall gemäß der Tabelle in Fig. 9 entspricht, wenn die Nummer Q eines jeweiligen Satzes von Quantisierungsintervallen bestimmt ist. Die Relativgröße der Quantisierungsintervalle wächst mit anwachsender Bereichsnummer an, genauso wie mit anwachsenden Q-Nummern. Wenn die Wechsel- Komponentenwerte einmal derart geteilt wurden, werden sie auf den nächsten jeweiligen ganzzahligen Wert in einer Weise gerundet, der gemäß ihrer entsprechenden Bereichszahlen, die wie in Fig. 10 dargestellt zugeordnet sind, bestimmt ist. Das bedeutet, daß geteilte Komponentenwerte mit einem Dezimalrest aufgerundet werden, wenn sie innerhalb eines der Bereiche 0, 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10 und 11 fallen, aber abgerundet werden, wenn sie innerhalb eines der Bereiche 3, 5, 8, 12, 13, 14 und 15 fallen.
Als ein Beispiel ist angenommen, daß DCT-transformierte Werte, wie in Fig. 11 dargestellt ist, durch die DCT-Schaltung 6 für einen gegebenen DCT-Block erzeugt werden. Diese Werte werden dem Quantisierer 10 zugeführt, der arbeitet, um alle der Wechselstrom-Komponenten unter Verwendung eines ausgewählten Satzes von Quantisierungsintervallen aus der Tabelle nach Fig. 9 aufzuteilen (das bedeutet, alle in Fig. 11 enthaltenen Komponenten mit Ausnahme des Gleich-Komponentenwertes in der oberen linken Ecke darin). Falls angenommen ist, daß der Satz von Quantisierungsintervallen, der durch den Q-Wert 9 bestimmt ist, für die Verwendung durch den Quantisierer 10 ausgewählt ist (wie genauer nachfolgend beschrieben ist), dann werden die Quantisierungsintervalle, wie in Fig. 12 dargestellt ist, zum Aufteilen der Wechsel- Komponentenwerte auf jeweilige Bereiche 0 bis 15 nach Fig. 11 eingesetzt, wie in der in Fig. 10 dargestellten Weise bestimmt ist. Da, wie nachfolgend beschrieben ist, die einen Dezimalrest aufweisenden resultierenden Werte auf einen der zwei nächsten ganzzahligen Werte gerundet werden, werden die quantisierten Daten, wie in Fig. 13 dargestellt ist, in diesem Ausführungsbeispiel durch den Quantisierer 10 vorgesehen.
Die vom Quantisierer 10 erzeugten quantisierten Daten werden einer Übertragungsbereichs-Bestimmungsschaltung 11 zugeführt, die dazu dient, die horizontalen und vertikalen Ränder innerhalb jedes Datenblockes zu bestimmen, über die die quantisierten Daten einheitlich zu Null werden. In dem Beispiel nach Fig. 13 sind diese Grenzen X = 4 und Y = 5. Solche horizontalen und vertikalen Grenzen bestimmen einen Übertragungsbereich (H, V) oder (4, 5) im Beispiel nach Fig. 13, der von der Übertragungsbereichs- Bestimmungsschaltung 11 als 6 Datenbits ausgegeben wird (100101) im Beispiel nach Fig. 13. Die Übertragungsbereichs-Bestimmungsschaltung 11 führt die Übertragungsbereichsdaten der Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung 15 zu, wie genauer nachfolgend beschrieben ist.
Die Übertragungsbereichs-Bestimmungsschaltung 11 führt ebenfalls die quantisierten Daten, die vom Quantisierer 10 empfangen sind, der Codemenge-Bestimmungsschaltung 12 zu. Die Schaltung 12 erzeugt einen Schätzwert der Menge der mit variabler Länge codierten Daten, die unter Verwendung des ausgewählten Satzes von Quantisierungsintervallen, die vom Quantisierer 10 eingesetzt sind, vom Quantisierer 8 erzeugt würden. Eine beispielhafte Huffman-Tabelle ist in Fig. 14 eingesetzt, die die Länge des Codes darstellt, der verschiedenen Werten von quantisierten Wechsel-Komponenten zugeordnet ist, oder Koeffizienten, wenn sie in Form von Huffman-Codes mit variabler Länge codiert sind. Im Beispiel der quantisierten Wechsel-Komponenten wird, wie in Fig. 13 dargestellt ist, jede der Komponenten innerhalb des Übertragungsbereiches einem Huffman-Code zugewiesen, der die Bitzahl in jedem Fall aufweist, wie in Fig. 15 dargestellt ist.
Die von der Schaltung 12 bestimmte Codemenge wird einer Quantisierer-Auswählschaltung 14 zugeführt, die dazu dient, zu bestimmen, ob die Zahl der quantisierten und mit variabler Länge codierten Daten innerhalb der in den 15 Makroblöcken, die im Pufferspeicher 7 gespeichert sind, kleiner als eine vorbestimmte Menge ist oder nicht, in Abhängigkeit einer Übertragungsrate des digitalen Videobandrecorders des offenbarten Ausführungsbeispiels. Wenn die Datenmenge als nicht kleiner als die vorbestimmte Menge herausgefunden ist, wird ein neuer Satz Quantisierungsintervalle für die Verwendung durch den Quantisierer 10 ausgewählt, und die Menge der mit variabler Länge codierten Daten wird dann nochmals von der Schaltung 14 bestimmt. Es ist verständlich, daß durch die zugewiesene Auswahl des Satzes von Quantisierungsintervallen für die Verwendung durch den Quantisierer 10, die Menge der codierten Daten kleiner als die vorbestimmte Menge gemacht werden kann.
Wenn die Auswahl des Satzes der Quantisierungsintervalle eine Menge von codierten Daten erzielt, die kleiner als solche vorbestimmte Menge ist, werden die Daten für 15 Makroblöcke, die im Pufferspeicher 7 gespeichert sind, dem Quantisierer 8 zugeführt, der dann den ausgewählten Satz Quantisierungsintervalle für das Quantisieren der empfangenen Daten einsetzt. Die quantisierten Daten werden nacheinander vom Quantisierer 8 einem Codierer 9 mit variabler Länge zugeführt, der dem Codieren der empfangenen Daten in Daten variabler Länge dient, beispielsweise für Huffman-Codes. Die mit variabler Länge codierten Daten werden darauf vom Codierer 9 der Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung 15 zugeführt.
Wie zuvor bemerkt, empfängt die Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrekturschaltung 15 ebenfalls die Gleich-Komponentendaten für die 15 Makroblöcke von der DCT-Schaltung 6, genauso wie die Übertragungsbereichsdaten (H, V) von der Übertragungsbereichs- Bestimmungsschaltung 11. Die Schaltung 15 empfängt ebenfalls Daten, die den ausgewählten Satz von Quantisierungsintervallen der Quantisierungs-Auswählschaltung 14 anzeigen. Die empfangenen Daten werden dann von der Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung 15 in Datenbilder umgesetzt, die genauer nachfolgend beschrieben ist, und die Schaltung 15 addiert dann zu den resultierenden Daten einen Fehlerkorrekturcode.
Wie schematisch in Fig. 16 dargestellt ist, ist jedes Datenbild in einem Synchronblockformat angeordnet, das 90 Bytes enthält. Zwei Synchronbytes 51 sind am Anfang des Synchronblockes angeordnet, der einem ID 52 folgt, der vier Datenbytes enthält. Dem als Daten 53 bezeichneten ID 52 folgen die 76 Bytes, die Gleich-Komponentendaten und verschiedene codierte Wechsel-Komponentendaten mit variabler Länge enthalten. Den Daten 53 folgen 8 Bytes mit Paritätsdaten 54.
Fig. 17 stellt einen Fehlerkorrektur-Codierprozeß dar, der von der Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung 15 ausgeführt wird. Wie in Fig. 17 dargestellt ist, sind die Daten in einem zweidimensionalen Feld mit 76 Bytes mal 45 Bytes angeordnet, und es werden Produktcodes erzeugt, um 8 Bytes eines Reed-Solomon-Codes in horizontaler Richtung zu erzeugen, der als Parität C 1 angezeigt ist, während 3 Bytes des Reed-Solomon-Codes in vertikaler Richtung addiert sind, die als Parität C2 in Fig. 17 dargestellt sind.
Da, wie in Fig. 16 dargestellt ist, jedes Datenbild als Bytefolge angeordnet ist, die eine Folge mit Daten fester Länge angeordnet sind, fallen in einigen Fällen die codierten Daten mit variabler Länge in mehr als ein Byte, und in anderen werden sie in weniger als einem Datenbyte wiedergegeben. Demgemäß entsprechen die Grenzen der codierten Daten mit variabler Länge oft nicht dem Beginn eines gegebenen Datenbytes innerhalb des Datenbildes und sollte ein nicht korrigierbarer Fehler in einem der Bytes erfolgen, sind die Grenzen der Daten mit variabler Länge, die dem nicht korrigierbaren Byte folgen, nicht identifizierbar. Auch wenn in den verbleibenden Daten kein Fehler erfolgt, führt die Unfähigkeit die nachfolgenden Daten mit variabler Länge voneinander abzugrenzen dazu, daß alle unbrauchbar sind, und es erfolgt ein Fortsetzungsfehler.
Die vorliegende Erfindung umgeht in einigen Gesichtspunkten im wesentlichen dieses Problem durch vorteilhaftes Anordnen der Daten innerhalb einer vorbestimmten Datenfolge. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ordnet Daten innerhalb eines Datenbildes in der in Fig. 18 dargestellten Weise an. Wie in Fig. 18 dargestellt ist, wird dem ID 52 nachfolgend eine Blockadresse BA eingeführt. Nachfolgend der Blockadresse BA werden die Gleich-Komponenten mit fester Länge und die codierten Wechsel- Komponenten mit variabler Länge · eines ersten Makroblockes MB1 eingefügt (einschließlich vier Helligkeitssignalblöcken und zwei jeweiligen verschiedenen Farbdifferenzsignalblöcken, wie vorangehend beschrieben ist). In dem ersten Makroblock sind die Gleich-Komponentendaten von sechs Blöcken darin enthalten, die als DC0 bis DC5 in einer Gruppe von sechs aufeinanderfolgenden Bytes angegeben sind. Den Gleich- Komponentendaten folgen die mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von sechs Blöcken, die in Gruppen von Wechsel-Komponenten angeordnet sind, die für jeden der sechs Blöcke entsprechende Frequenzbereiche vertreten. Die Wechsel-Komponentengruppen sind als ACn, n = 0, 1, 2n, ... angegeben, wobei n einen entsprechenden Frequenzbereich der Wechsel-Komponenten, die am Beginn mit dem niederfrequenztesten Bereich (n = 0) angeordnet sind, und nachfolgend durch höherfrequente Bereiche n - 1, 2, ... gefolgt sind. Demgemäß sind die Wechsel-Komponenten in der Folge mit aufsteigendem Frequenzbereich innerhalb des Makroblockes MB 1 angeordnet.
Ein zweiter Makroblock MB2, der dasselbe Format wie der Makroblock MB1 aufweist, ist so angeordnet, daß er dem Makroblock MB 1 folgt. Der Beginn des Makroblockes MB2 und jeder nachfolgende Makroblock entspricht jedoch mit dem Beginn eines Symbols oder Bytes innerhalb der Datenfolge. Falls die Daten des Makroblockes MB1 (oder irgendein nachfolgender Makroblock) an einer Stelle, die vom Ende eines Symbols oder Bytes verschieden ist, endet, wird zwischen den Makroblöcken demgemäß ein Raum gebildet. In diesem Fall werden Dummy-Daten in dem Raum angeordnet. Ein Raum zwischen den Makroblöcken MB1 und MB2 wird durch den Bereich Sa in Fig. 18 vertreten. Die Blockadresse BA, die dem Makroblock MB1 folgt, zeigt, wie vorangehend beschrieben ist, die Stelle des Beginns des nachfolgenden Makroblockes MB2 in der Datenfolge an.
Wie zuvor angegeben, sind im Fall der DCT-transformierten Daten, die Gleich- Komponenten und niederfrequenten Komponenten für den Informationsinhalt wichtiger, während höherfrequente Komponenten verhältnismäßig weniger wichtig sind. Wenn ein Fehlerkorrekturverfahren für codierte Daten mit variabler Länge unter Verwendung eines Reed-Solomon-Codes durchgeführt wird, wird das Auftreten eines nicht korrigierbaren Fehlers in einem einzelnen Datenbyte zur Unmöglichkeit die nachfolgenden Daten wiederzugeben. Durch ein Anordnen der Gleich-Komponenten und niederfrequenten Komponenten in der Art, daß sie den höherfrequenten Komponenten in der Datenfolge voranstehen, ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein Problem durch einen unkorrigierbaren Fehler in einem zufällig auftretenden Byte auftritt, verhältnismäßig gering.
Da weiterhin der Beginn des nächsten Makroblockes dem Beginn eines Symbols innerhalb der Datenfolge entspricht, führt das Auftreten eines Fehlers in einem Symbol oder Byte eines vorangegangenen Makroblockes nicht zu Auswirkungen auf die Wiedergebbarkeit des nachfolgenden Makroblockes. Demgemäß sind die Daten innerhalb des nachfolgenden Datenblockes eines solchen Fehlers zuverlässig reproduzierbar.
Erneut unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die von der Bildsegmentierungs- und Fehlerkorrektur-Codierschaltung 15 zugeführte Datenfolge dadurch einem Kanalcodierer 16 zugeführt, der den Datenstrom zum Aufzeichnen auf einem Magnetband gemäß einer vorbestimmten Modulationstechnik moduliert. Die so modulierten Daten werden von einem Kanalcodierer 16 zu Aufzeichnungsköpfen 18A und 18B über Aufzeichnungsverstärker 17A und 17B jeweils zugeführt, um somit zum Aufzeichnen auf einem Magnetband zu übertragen.
Nun unter Bezugnahme auf Fig. 19 ist ein Wiedergabesystem des digitalen Videobandrecorders des offenbarten Ausführungsbeispiels als Blockschaltbild dargestellt. Das Wiedergabesystem enthält Wiedergabeköpfe 21A und 21B, die von einem Magnetband wiedergegebene Signale einem Kanaldecodierer 23 über jeweilige Wiedergabeverstärker 22A und 22B zuführt. Der Kanaldecodierer 23 dient dem Demodulieren der wiedergegebenen Daten gemäß eines Verfahrens, daß dem des Modulationsverfahrens komplementär ist, das vom Kanalcodierer 16 des Aufzeichnungssystems ausgeführt ist. Die demodulierten Wiedergabesignale werden von dem Kanaldecodierer 23 einer Zeitbasiskompensations(TBC)-Schaltung 24 zugeführt, die dem Entfernen von Zeitbasisveränderungen innerhalb des wiedergegebenen Signals dient.
Die zeitbasiskompensierten wiedergegebenen Signale werden von der TBC-Schaltung 24 einer Bilddekompensations- und Fehlerkorrektur-Verarbeitungsschaltung 25 ausgegeben, die der Fehlerkorrektur der wiedergegebenen Daten dient. Die Schaltung 25 dient ebenfalls dazu, die mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponentendaten, die Gleich- Komponentendaten und die Zusatzinformation, einschließlich der Übertragungsbereichsinformation (H, V) und die Daten, die den ausgewählten Satz von Quantisierungsintervallen für die wiedergegebenen Daten anzeigen, zu trennen. Die mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponentendaten werden einem Decodierer 27 für variable Länge, der zum Decodieren von Huffman-codierten Wechsel-Komponentendaten betrieben ist, zugeführt. Die decodierten Wechsel-Komponentendaten werden durch den Decodierer 27 einer inversen Quantisierungsschaltung 28 zugeführt, deren Betriebseigenschaften gemäß den Daten, die im wiedergegebenen Signal enthalten sind, bestimmt sind, die den Satz von Quantisierungsintervallen, die zum Quantisieren der entsprechenden Daten eingesetzt wurden, anzeigen. Die so für die inverse Quantisierung durch die Schaltung 28 vorgesehenen Daten werden nacheinander einer inversen DCT-Schaltung 29 zugeführt, die die Frequenzbereichsdaten zurück in Zeitbereichsdaten umsetzt, und führt die so umgesetzten Daten einer Rücksetzschaltung 30 zu. Die Rücksetzschaltung 30 führt nacheinander ein Rücksetzverfahren aus, das das inverse Versetzverfahren ist, das durch die Schaltung 5 des Aufzeichnungssystems, das in Fig. 1 dargestellt ist, ausführt.
Wenn die Daten durch die Schaltung 30 einmal rückgesetzt wurden, werden sie dann einer Makroblock-Trennschaltung 31 zugeführt, die dazu dient, die Makroblockdaten in DCT- Blöcke zu trennen, die die Komponentensignale Y, U und V enthalten. Die Makroblock- Trennschaltung 31 führt dann die getrennten Makroblockdaten Trennschaltungen 32A, 32B und 32C zu, die jeweils dazu dienen, die Y-, U- und V-Komponenten der empfangenen DCT-Blöcke in Daten zu trennen, die einem geltenden Schirm entsprechen.
Die Komponentensignale Y, U und V werden dann mittels der Schaltungen 32A bis 32C einer zusätzlichen Informations-Interpolationsschaltung 33 zugeführt, die dazu dient, die Komponenten U und V zu interpolieren, um die Farbdifferenzsignale U und V zu gewinnen. Die Schaltung 33 addiert ebenfalls Horizontal- und Vertikal-Austastintervallsignale zu den Komponentensignalen Y, U und V, die dann Ausgangsanschlüssen 34A, 34B und 34C des Wiedergabesystems nach Fig. 19 zugeführt werden.
Es ist daher zu sehen, daß die Erfindung in verschiedenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen Gleich-Komponentendaten so anordnet, daß sie codierten Wechsel- Komponentendaten mit variabler Länge vorangestellt sind, die nacheinanderfolgend von niederfrequenten zu höherfrequenten angeordnet sind. In solchen Ausführungsbeispielen sind die Daten in einem Makroblockformat angeordnet, so daß die Makroblöcke nacheinanderfolgend in Datensequenzen angeordnet sind, so daß der Anfang von jedem Makroblock mit dem Anfang eines Symbols innerhalb der Datensequenz entspricht. Zusätzlich ist eine Blockadresse im Zusammenhang mit einem vorangegangenen Makroblock vorgesehen, um die Lage eines nachfolgend angeordneten Makroblockes anzuzeigen.
Wenn demgemäß eine diskrete Cosinus-Transformation ausgeführt wurde, um Videodaten zu komprimieren, so daß die Videodaten in Frequenzbereichsdaten umgesetzt sind, die durch Anordnen der resultierenden Frequenzbereichsdaten Gleich-Komponenten und Wechsel-Komponenten enthalten, so daß Gleich-Komponenten Wechsel-Komponenten voranstehen, die wiederum so angeordnet sind, daß niederfrequente höherfrequenten voranstehen, führt das Auftreten eines Fehlers in einem Byte in einer Unmöglichkeit zum Wiedergeben nachfolgender Daten nicht zu einem ernstzunehmenden Problem. Durch das Anordnen des Beginns eines jeden Makroblockes innerhalb der Datenfolge, um mit dem Beginn eines Symbols zu entsprechen, führt weiterhin das Auftreten eines Fehlers in einem vorangegangenen Makroblock zu keinen Auswirkungen auf die Wiedergebbarkeit eines nachfolgend empfangenen Makroblockes.
Es ist naheliegend, daß Verfahren und Gerät erfindungsgemäß beispielsweise insgesamt oder teilweise durch Verwendung fest verdrahteter Schaltungen oder unter Verwendung eines Mikroprozessors, Mikrocomputers oder dergleichen einsetzbar sind.

Claims

1. Verfahren zum Codieren eines digitalen Videosignals, das als mehrere Videodaten- Blöcke vorgesehen ist, mit den Schritten:

- Durchführen (6) einer diskreten Cosinus-Transformation mit jedem der mehreren Videodaten-Blöcke, um mehrere entsprechende transformierte Videodaten-Blöcke vorzusehen, wobei jeder der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke eine jeweilige Gleich-Komponente und jeweilige mehrere Wechsel- Komponenten aufweist,

- Codieren mit variabler Länge (9) der jeweiligen mehreren Wechsel-Komponenten jedes der mehreren jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke, und

- Vorsehen von Fehlerkorrekturcodes (15) für die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke,

gekennzeichnet durch die Schritte:

- Anordnen (15) der jeweiligen Gleich-Komponente und der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke in einer Reihenfolge, so daß die jeweilige Gleich- Komponente den jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten voransteht, und daß eine verhältnismäßig niederfrequente der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten verhältnismäßig höherfrequenten der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten vorangestellt sind,

- Anordnen (7, 8, 10-14) der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke als eine Folge von Symbolen mit fester Länge, so daß jeweilige Anfänge von zumindest einigen der mehreren entsprechender transformierter Videodaten-Blöcke dem Anfang eines jeweiligen Symbols innerhalb der Folge der Symbole fester Länge entspricht,

- Aufnehmen einer Adresse in die Folge von Symbolen mit fester Länge, die im Zusammenhang mit einem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke angeordnet sind, wobei die Adresse eine Lage von einem der zumindest einigen der mehreren der entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke innerhalb der Folge von Symbolen mit fester Länge, die dem einen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke folgt, dem die Adreßlage zugeordnet ist, anzeigt, und

- Vorsehen der Fehlerkorrekturcodes (15) innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge für die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Anordnens der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel- Komponenten ein solches Anordnen einer Wechsel-Komponente mit der niedrigsten Frequenz der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten aus jeder der entsprechenden mehreren der jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke aufweist, daß sie deren verbleibenden Wechsel-Komponenten vorangestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Anordnens der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel- Komponenten ein solches Anordnen der verbleibenden Wechsel-Komponenten jedes der entsprechenden mehreren jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke aufweist, daß sie mit aufsteigender Frequenz der Wechsel-Komponente mit der niedrigsten Frequenz folgen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Anordnens der mehreren der entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke in einem kombinierten Format vorsieht, so daß die jeweiligen Gleich- Komponenten darin und die jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten darin, die korrespondierende Frequenzen vertreten, zusammen gruppiert sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Anordnens der mit variabler Länge codierten Wechsel- Komponenten ein solches Anordnen der gruppierten jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten aufweist, daß sie den gruppierten jeweiligen Gleich- Komponenten mit steigender Frequenz folgen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Bildens eines Übertragungssignals durch Kombinieren der angeordneten jeweiligen Gleich-Komponenten und jeweiliger mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke mit dem Fehlerkorrekturcode vorsieht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in Kombination mit dem Schritt des Aufzeichnens (17, 18) des Übertragungssignals auf einem Aufzeichnungsmedium.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des Aufzeichnens (17, 18) des Übertragungssignals ein Aufzeichnen des Übertragungssignals auf einem Magnetband vorsieht.

9. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Quantisierens (8, 10) der jeweiligen mehreren der Wechsel- Komponenten vorsieht, so daß verhältnismäßig niederfrequente der Wechsel-Komponenten unter Nutzen erster Quantisierungsintervalle quantisiert werden und verhältnismäßig höherfrequente der Wechsel-Komponenten unter Nutzen zweiter Quantisierungsintervalle, die verhältnismäßig größer als die ersten Quantisierungsintervalle sind, quantisiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, mit weiterhin dem Schritt des Auswertens einer Datenmenge, die sich aus dem Quantisieren der jeweiligen mehreren Wechsel-Komponenten ergibt, und falls die Datenmenge eine vorbestimmte Menge basierend auf einer Übertragungskapazität für das codierte Videosignal überschreitet, Requantisieren der jeweiligen mehreren Wechsel- Komponenten unter Verwendung mehrerer jeweiliger Quantisierungsintervalle, die verhältnismäßig größer als die entsprechenden ersten und zweiten Quantisierungsintervalle sind.

11. Vorrichtung zum Codieren eines digitalen Videosignales, das aus mehreren Videodaten-Blöcken besteht, mit:

einer Einrichtung (6) für diskrete Cosinus-Transformation, um eine diskrete Cosinus- Transformation für jeden der mehreren Videodaten-Blöcke durchzuführen, um mehrere entsprechende transformierte Videodaten-Blöcke vorzusehen, wobei jeder der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke eine jeweilige Gleich-Komponente und jeweilige mehrere Wechsel-Komponenten beinhaltet,

einer Einrichtung (9) zum Codieren mit variabler Länge, um ein Codieren mit variabler Länge der jeweiligen mehreren Wechsel-Komponenten der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke durchzuführen, und

einer Fehlerkorrektur-Codiereinrichtung (15), um Fehlerkorrekturcodes für die mehreren entsprechenden transformierten Videoblockdaten vorzusehen, gekennzeichnet durch,

eine Anordnungseinrichtung (7, 8, 10-14), um die jeweilige Gleich-Komponente und die jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke in einer Folge anzuordnen, so daß die jeweilige Gleich-Komponente den mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten voransteht und verhältnismäßig niederfrequente der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten verhältnismäßig höherfrequenten der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten vorangehen,

eine Folgesteuerungseinrichtung (8), um die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke als Folge von Symbolen mit fester Länge anzuordnen, so daß jeweilige Anfänge von zumindest einigen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke jeder mit dem Anfang eines jeweiligen Symbols innerhalb der Folge von Symbolen mit fester Länge entspricht, und

eine Adreßeinrichtung (10-14), um eine Adresse in die Folge der Symbole mit fester Länge aufzunehmen in Zuordnung zu einem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke, wobei die Adresse eine Lage eines der zumindest einigen der mehreren entsprechenden Videodaten-Blöcke innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge anzeigt, die dem einen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke folgt, dem die Lage der Adresse zugeordnet ist,

wobei die Fehlerkorrektur-Codiereinrichtung (15) darauf eingerichtet ist, Fehlerkorrekturcodes innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge für die mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke vorzusehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Anordnungseinrichtung betreibbar ist, um eine Wechsel-Komponente der niedrigsten Frequenz der jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten von jedem der entsprechenden mehreren jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke deren verbleibenden Wechsel-Komponenten voranzustellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Anordnungseinrichtung betreibbar ist, um die verbleibenden Wechsel- Komponenten in jedem der entsprechenden mehreren jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke so anzuordnen, daß sie in aufsteigender Frequenz der Wechsel- Komponente mit der niedrigster Frequenz folgen, anzuordnen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin eine Einrichtung zum Anordnen der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke in einem kombinierten Format aufweist, so daß die jeweiligen Gleich-Komponenten darin und jeweilige mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten darin, die korrespondierende Frequenzen vertreten, zusammen gruppiert sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Anordnungseinrichtung betreibbar ist, um die gruppierten jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten so anzuordnen, daß sie deren gruppierten jeweiligen Gleich-Komponenten mit aufsteigender Frequenz folgen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin eine Einrichtung (16) aufweist, um ein Übertragungssignal durch Kombinieren der angeordneten jeweiligen Gleich-Komponente und jeweiligen mit variabler Länge codierten Wechsel-Komponenten jeder der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke mit den Fehlerkorrekturcodes bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, die weiterhin eine Einrichtung (17, 18) aufweist, um das Übertragungssignal auf einem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Aufzeichnungseinrichtung (17, 18) betreibbar ist, um das Übertragungssignal auf einem Magnetband aufzuzeichnen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, die weiterhin eine Einrichtung (8) aufweist, um die jeweiligen mehreren Wechsel- Komponenten zu quantisieren, so daß verhältnismäßig niederfrequente der Wechsel- Komponenten unter Verwendung erster Quantisierungsintervalle quantisiert werden, und verhältnismäßig höherfrequente der Wechsel-Komponenten unter Verwendung zweiter Quantisierungsintervalle quantisiert werden, die verhältnismäßig größer als die ersten Quantisierungsintervalle sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, die weiterhin eine Einrichtung (10, 14) aufweist, um eine Datenmenge auszuwerten, die sich aus der Quantisierung der jeweiligen mehreren Wechsel-Komponenten ergibt, und zum Bestimmen, ob diese Menge von Daten basierend auf einer Übertragungskapazität für codierte Videosignale eine vorbestimmte Menge überschreitet, und wobei die Quantisierungseinrichtung (8) betreibbar ist, um die jeweiligen mehreren Wechsel- Komponenten unter Verwendung mehrerer jeweiliger Quantisierungsintervalle, die verhältnismäßig größer als entsprechende der ersten und zweiten Quantisierungsintervalle sind, zu requantisieren, wenn die Datenmenge die vorbestimmte Menge überschreitet.

21. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Anordnens der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke ein Anordnen eines ersten Makroblockes umfaßt, der zumindest zwei der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke als eine erste Gruppe der Folge der Symbole mit fester Länge enthält, so daß der Anfang eines ersten der zumindest zwei der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke mit dem Anfang eines jeweiligen ersten Symbols innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge korrespondiert, und ein Anordnen eines zweiten Makroblockes, der zumindest zwei der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke als eine zweite Gruppe der Folge von Symbolen mit fester Länge aufweist, die der ersten Gruppe der Folge der Symbole mit fester Länge folgt, so daß der Anfang eines ersten der zumindest zwei der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke des zweiten Makroblockes mit dem Anfang eines jeweils zweiten Symboles innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge korrespondiert.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt des Aufnehmens einer Adresse in die Folge der Symbole mit fester Länge ein Aufnehmen der Adresse in die erste Gruppe der Folge der Symbole mit fester Länge aufweist, wobei die Adresse eine Lage des Anfangs des ersten der zumindest zwei Blöcke des zweiten Makroblockes anzeigt.

23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Schritt des Durchführens einer diskreten Cosinus-Transformation (6) ein Vorsehen einer jeweiligen Gleich-Komponente und jeweiliger mehrerer Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke vorsieht, und bei dem der Schritt des Anordnens des ersten und zweiten Makroblocks ein Gruppieren der jeweiligen Gleich-Komponenten und jeweiligen Wechsel-Komponenten der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke aufweist, die miteinander korrespondierende Frequenzen innerhalb jedem von erstem und zweitem Makroblock aufweisen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Schritt des Anordnens des ersten und zweiten Makroblockes ein Anordnen der gruppierten jeweiligen Gleich-Komponenten jedes der Makroblöcke so aufweist, daß sie deren gruppierten jeweiligen Wechsel-Komponenten vorangestellt sind, und ein Anordnen verhältnismäßig niederfrequenter der gruppierten jeweiligen Wechsel-Komponenten innerhalb jedes Makroblockes so, daß sie deren verhältnismäßig höherfrequenten vorangestellt sind.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der Schritt des Anordnens der jeweiligen Wechsel-Komponenten innerhalb jedes Makroblocks ein Anordnen der jeweiligen Wechsel-Komponenten darin mit steigender Frequenz aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 1, in Kombination mit dem Schritt des Aufzeichnens (17, 18) der Folge von Symbolen mit fester Länge auf einem Aufzeichnungsmedium.

27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Schritt des Aufzeichnens (17, 18) der Folge der Symbole mit fester Länge ein Aufzeichnen der Folge von Symbolen mit fester Länge auf einem Magnetband aufweist.

28. Verfahren nach Anspruch 1, in Kombination mit dem Schritt des Übertragens der Folge von Symbolen mit fester Länge.

29. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der erste und der zweite Makroblock Helligkeits- oder Farbdifferenzdaten für jeweilige Bereiche eines entsprechenden Videoschirms aufweist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Folgesteuereinrichtung (8) betreibbar ist, um einen ersten Makroblock anzuordnen, der zumindest zwei der mehreren der entsprechenden transformierten Videodaten- Blöcke als eine erste Gruppe der Folge der Symbole mit fester Länge aufweist, so daß der Anfang eines ersten der zumindest zwei der mehreren der entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke mit dem Anfang eines jeweiligen ersten Symbols innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge korrespondiert, wobei die Folgesteuereinrichtung weiterhin betreibbar ist, um einen zweiten Makroblock anzuordnen, der zumindest zwei der mehreren der jeweiligen transformierten Videodaten-Blöcke als zweite Gruppe einer Folge von Symbolen mit fester Länge aufweist, die der ersten Gruppe der Folge von Symbolen mit fester Länge folgt, so daß der Anfang eines ersten der zumindest zwei der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke des zweiten Makroblockes mit dem Anfang eines jeweiligen zweiten Symbols innerhalb der Folge der Symbole mit fester Länge korrespondiert.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, bei der die Adreßeinrichtung (10-14) betreibbar ist, um die Adresse in die erste Gruppe der Folge der Symbole mit fester Länge aufzunehmen, die eine Lage des Anfangs des ersten der zumindest zwei Blöcke des zweiten Makroblockes anzeigt.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, bei der die Transformiereinrichtung (10-14) betreibbar ist, um eine jeweilige Gleich- Komponente und jeweils mehrere Wechsel-Komponenten von jedem der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke vorzusehen, und bei der die Folgesteuereinrichtung (8) betreibbar ist, um die jeweiligen Gleich-Komponenten und die jeweiligen Wechsel-Komponenten der mehreren entsprechenden transformierten Videodaten-Blöcke so zu gruppieren, daß sie miteinander korrespondierende Frequenzen innerhalb des ersten und zweiten Makroblocks haben.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, bei der die Folgesteuereinrichtung (8) betreibbar ist, um die gruppierten jeweiligen Gleich- Komponenten jedes der Makroblöcke so anzuordnen, daß sie deren gruppierten jeweiligen Wechsel-Komponenten vorangestellt sind, und um verhältnismäßig niederfrequente der gruppierten jeweiligen Wechsel-Komponenten innerhalb jedes Makroblocks so anzuordnen, daß sie deren verhältnismäßig höherfrequenten vorangestellt sind.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Folgesteuereinrichtung (8) betreibbar ist, um deren jeweilige Wechsel- Komponenten mit steigender Frequenz anzuordnen.

35. Vorrichtung nach Anspruch 30, bei der die Folgesteuereinrichtung (8) betreibbar ist, um Helligkeits- und Farbdifferenzdaten für jeweilige Bereiche eines entsprechenden Videoschirmes in jedem der ersten und zweiten Makroblöcke einzusetzen.

36. Vorrichtung nach Anspruch 11, in Kombination mit Einrichtungen (17, 18), um die Folge von Symbolen mit fester Länge auf einem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, bei dem die Aufzeichnungseinrichtung (17, 18) betreibbar ist, um die Folge von Symbolen mit fester Länge auf einem Magnetband aufzuzeichnen.

38. Vorrichtung nach Anspruch 11, in Kombination mit einer Einrichtung zum Übertragen der Folge von Symbolen mit fester Länge.