DE69320707T2

DE69320707T2 - Vorrichtung zum Verarbeiten des Signals eines digitalen Videocassettenrecorders

Info

Publication number: DE69320707T2
Application number: DE69320707T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Osaka-Shi Osaka-Fu 534 Juri; Hideki Neyagawa-Shi Osaka-Fu 572 Ohtaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1999-01-21
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: DE69320707D1; US5392129A; KR940006118A; EP0575997A3; JPH0614294A; EP0575997B1; KR100259441B1; JP2962053B2; EP0575997A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Verbergen nichtkorrigierbarer Fehler während einer Signalreproduktion in digitalen Signalaufnahme- und Wiedergabevorrichtungen zur Digitalisierung eines Videosignals und Aufnahme und Reproduktion des digitalisierten Signals.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Für digitale Videokassettenrekorder, die ein digitalisiertes Videosignal aufnehmen und reproduzieren, um eine erheblich bessere Bildqualität bei Videovorrichtungen der Konsumentenkategorie zu erzielen, wird allgemein angenommen, daß sie die heutigen analogen Videorekorder als die nächste Generation von Videokomponenten ersetzen werden. Einer der größten Vorteile von digitalen Videokassettenrekordern besteht darin, daß praktisch keine Beeinträchtigung der Signale durch vielfache Ausführung von Duplizier- und Editiervorgängen entstehen; digitale Videokassettenrekorder werden bereits für Rundfunk- und andere kommerzielle Anwendungen verwendet. Um eine lange Spielzeit bei einer kompakten Kassetten zu erzielen ist es jedoch erforderlich, durch eine Bitratenreduktionsverarbeitung eine effiziente Verminderung der Bilddaten zu erzielen. Die Struktur und der Betrieb eines digitalen Videokassettenrekorders, der eine Bitratenreduktion anwendet, wird nachfolgend kurz beschrieben.
Der erste Schritt während des Aufnehmens besteht darin, das Eingangsvideosignal in ein digitales Signal durch Verwendung eines Analog/Digital (A/D)-Wandlers umzuwandeln, wonach das Signal auf eine vorbestimmte Datenmenge durch eine Bitratenreduktionskodiereinrichtung komprimiert wird. Meistens wird die diskrete Kosinustransformation (DCT) für die Bitratenreduktion aufgrund der Kompressionseffizienz dieses Verfahrens verwendet. Bei der diskreten Kosinustransformation werden eine Vielzahl von Pixeln in Blöcken gruppiert und die Blöcke werden dann in einen Frequenzbereich umgewandelt. Die Daten können durch Kodierung mit variabler Länge gemäß dem konvertierten Koeffizienten effizient komprimiert werden. Die Kodiereffizienz kann in diesem Fall dadurch erhöht werden, daß die Länge der Kodiereinheiten variabler Länge erhöht werden. Wenn so verfahren wird, erhöht sich jedoch auch der Bereich der Fehlerfortpflanzung wenn Fehler auftreten. Ein Kodierverfahren, bei dem eine Kodierung mit variabler Länge zusammen mit einer Vielzahl von Blockeinheiten (nachfolgend "Kompressionsblöcke" genannt) angewandt wurde, ist in der japanischen Patentanmeldung 1989-147891 (JP-A- 4251131) zur Verwendung in einem digitalen Videokassettenrekorder mit einer höheren Fehlerwahrscheinlichkeit als bei anderen Übertragungspfaden vorgeschlagen worden.
Eine Fehlerkorrekturparität wird dann von der Fehlerkorrekturkodiereinrichtung hinzugefügt und es werden ein Synchronisationssignal und Identifikationsdaten (ID) hinzugefügt, um Aufnahmeblöcke (nachfolgend "Sync-Blöcke" bezeichnet) zu erzeugen. Das Signal wird dann für die Aufnahme moduliert und die Daten werden auf Band aufgenommen.
Diese Sync-Blöcke beinhalten das Synchronisationssignal "Sync" zum Erfassen der Sync-Blöcke in dem wiederhergestellten Signal, die Spurnummer zum korrekten Schreiben des wiederhergestellten Syn-Blocks in den Speicher, die Sync-Blocknummer und/oder andere Identifikationsinformationen (ID), das Videosginal in bitratenreduzierter Form und Fehlerkorrekturparitätsdaten (innere Parität). Diese Sync-Blöcke werden dann anhand der Spur ausgerichtet und auf Band aufgenommen.
Während der Signalwiedergabe werden die Sync-Blöcke aus dem reproduzierten Signal durch den Wiedergabekopf erfaßt und demoduliert und es wird eine Fehlerkorrektur von der Fehlerkorrekturdekodiereinrichtung basierend auf der Fehlerkorrekturparität durchgeführt, die während der Aufnahme hinzugefügt wurde. Irgendwelche unkorrigierbaren Fehler werden dann von dem Prozessor zum Verbergen von Fehlern versteckt.
Das Fehlerkorrekturverfahren kann Fehler bis zu einer gewissen Anzahl korrigieren. Wenn das Band verkratzt oder auf eine andere Weise beschädigt ist, so daß es zu erheblichen Signalausfällen kommt, überschreitet die Anzahl der Fehler jedoch das Fehlerkorrekturvermögen des Verfahrens und die Fehlerkorrektur wird unmöglich. Wenn solche unkorrigierbaren Fehler auftreten, wird ein Verbergen benutzt, so daß die Wirkung der Fehler nicht sichtbar auffällt. Da die Wirkung dieser Fehler sich durch den gesamten Bereich der Kodierung mit variabler Länge weitverbreitet, wird das Verbergen durch den Prozessor zum. Verbergen von Fehlern erzielt, der den vollständigen Sync-Block, der den Kompressionsblock enthält, in dem der Fehler gefunden wurde, durch einen vorhergehenden entsprechenden Sync-Block ersetzt. Die Daten mit verborgenen Fehlern werden dann in die Ursprungsdaten durch die Bitratenreduktionsdekodiereinrichtung dekodiert, von dem D/A-Wandler in ein Analogsignal umgewandelt und ausgegeben.
Die folgenden Probleme sind mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung verbunden:
In digitalen Videorekordern, die keine Bitratenreduktion für eine Rundfunkübertragung oder andere kommerzielle Anwendungen benutzen, werden Fehler durch Interpolation der Fehlerpixel durch die umgebenden Pixel oder durch Ersetzen des entsprechenden Pixels aus dem vorhergehenden Halbbild verborgen. Wenn eine Bitratenreduktion durch eine Orthogonaltransformation oder eine andere Blockeinheit angewendet wird, beeinflußt ein einzelner Fehler den gesamten Block und es ist deshalb schwierig, Fehler durch Interpolation von umgebenden Pixelleveldaten zu interpolieren. Das Verbergen muß sich daher auf die Ersetzung eines vollständigen Blocks von dem vorhergehenden Halbbild beschränken.
Solch eine Substitution verbirgt Fehler in sich nicht bewegenden Bildbereichen mit Erfolg, ohne daß der Betrachter die Blöcke mit verborgenen Fehlern bemerkt, aber der Verlust von Korrelation zwischen Halbbildern in Bildbereichen mit viel Bewegung führt zu einem Verlust von Kontinuität zwischen Block mit verborgenen Fehlern und den umgebenden Blöcken. Der Betrachter bemerkt dies als eine bemerkbare Bildstörung. Wenn eine Bitratenreduktion in einer Vielzahl von Halbbildbereichen angewandt wird, um die Kodiereffizienz zu erhöhen, wird die durch das Verbergen verursachte Störung ein noch größeres Problem, weil der verborgene Block durch einen Block aus mehreren vorangegangenen Halbbildern ersetzt wird.
C. Yamamitsu et al.: "A study on trick plays for digital VCR", IEEE Transactions on Consumer Electronics, Band 37, Nr. 3, August 1991, New York, US., Seiten 261- 265, berichten von Untersuchungsergebnissen bezüglich eines Verfahrens zur Verbesserung der Bildqualität bei der Hochgeschwindigkeitswiedergabe unter Beibehaltung einer ausreichenden Bildqualität bei der normalen Wiedergabe. Zu diesem Zweck schlagen Yamamitsu et al. ein neues Format vor. Dieses Format weist die folgenden Merkmale auf: 1. VLC wird so gesteuert, daß es innerhalb eines Sync-Blocks abgeschlossen wird; 2. jeder Kompressionsblock besteht aus DCT- Blöcken, die auf dem Bildschirm voneinander getrennt sind. Die DCT-Blöcke, die in benachbarten Sync-Blöcken auf dem Band sind, befinden sich in der angrenzenden Position auf dem Bildschirm; 3. tieffrequente Anteile sind in der ersten Hälfte in einem Sync-Block angeordnet.
Die europäische Patentanmeldung EP-0 203 773 offenbart eine Vorrichtung zum Dekodieren von Fehlererfassungs- und Korrekturcode. Der Fehlerkorrekturcode besteht aus digitalen Informationsdaten und redundanten Daten zur Erfassung oder Korrektur von Fehlern in den digitalen Informationsdaten. Die digitalen Informationsdaten und redundanten Daten werden von einem Aufnahmemedium durch einen Wiedergabeapparat reproduziert, der sowohl mit einer normalen Wiedergabegeschwindigkeit als auch mit veränderten Wiedergabegeschwindigkeiten arbeiten kann.

ABRISS DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, visuell wahrnehmbare Bildstörungen in einem eine Bitratenreduktionskodierung verwendenden digitalen Videorekorder mittels Fehlerverbergens zu minimieren und ein Fehlerverbergen durch Benutzung eines kleinen Schaltkreises durch Verbergen in einem Bitratenreduktionsstadiums zu ermöglichen.
Um diese Aufgabe zu lösen, reproduziert gemäß der vorliegenden Erfindung eine Signalverarbeitungsvorrichtungsbenutzung in einer digitalen Videosignalreproduktionsvorrichtung digitale Signale, wobei die Signale kodiert sind durch Bildung eines Macroblocks durch eine Vielzahl von Helligkeitssignalunterblöcken und Farbdifferenzsignalunterblöcken; Transformatiortskodierung, Kompression und Quantisierung jedes Macroblocks und Bereitstellung von mit variabler Länge kodierten Daten hierbei; Gruppierung einer vorbestimmten Anzahl von mit variabler Länge kodierten Daten von einer vorbestimmten Anzahl N von Macroblöcken und Anordnung von ihnen in einer vorbestimmten Anzahl N von Sync-Blöcken, wobei die mit variabler Länge kodierten Daten in jedem Macroblock NIEDRIGFREQUENZ- Daten, d. h. eine vorbestimmte Datenmenge mit NIEDRIGFREQUENZ-Daten, und HOCHFREQUENZ-Daten enthalten, d. h. Daten, die die vorbestimmte Datenmenge überschreiten, wobei die vorbestimmte Anzahl N von Sync-Blöcken einen Hochfrequenzbereich für die HOCHFREQUENZ-Daten einnehmen; wobei die Signalverarbeitungsvorrichtung enthält:
Fehlerkorrekturmittel zum Korrigieren von Fehlern in den Sync-Blöcken; Fehlerflagbereitstellmittel zum Bereitstellen eines Fehlerflags für einen Sync-Block, in dem immer noch ein Fehler nach der Verarbeitung in dem Fehlerkorrekturmittel zurückblieb und zum Auswählen eines fehlerfreien Sync-Blocks der keinen Fehler aufweist; Speichermittel zum Speichern von fehlerfreien Sync-Blöcken wenigstens eines Bildes; Substitutionsmittel zum Substituieren eines Sync-Blocks, der einen Fehlerflag aufweist, durch einen in dem Speichermittel gespeicherten Sync-Block; und Substitutionserfassungsmittel zum Erfassen des Auftretens wenigstens eines (N-1) Austauschsync-Blocks in den N Sync-Blöcken; und HOCHFREQUENZ- Bereichtrimmittel zum Weiterleiten der N Sync-Blöcke ohne jede Änderung, wenn kein Ersatzsync-Block erfaßt wurde, aber zur Unterdrückung der HOCHFREQUENZ- Daten, wenn ein bis (N-1) Austauschsync-Block durch das Substitutionserfassungsmittel erfaßt worden ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird durch die detaillierte Beschreibung besser verstanden werden, die nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Signalverarbeitungsvorrichtung für eine digitale Videosignalwiedergabevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm der Bitratenreduktionsvorrichtung, die in einem digitalen Videosignalaufnahmegerät verwendet wird;
Fig. 3a und 3b Diagramme, die die Schritte zum Lesen der Macroblocks und zur Erzeugung von Sync-Blöcken eines Gruppenverbunds zeigen;
Fig. 4 eine Darstellung, die die Sequenz zum Lesen der mit variabler Länge kodierten Koeffizienten zeigt, die durch eine DCT-Berechnung erzielt wurde;
Fig. 5a und 5b Diagramme, die die Schritte zur Herstellung von fünf Sync-Blocks aus den mit variabler Länge kodierten Daten zeigt;
Fig. 6 eine Darstellung, die das Layout von Sync-Blöcken zeigt, die in dem in Fig. 1 dargestellten Bildspeicher gespeichert sind;
Fig. 7 eine Schaltkreisdarstellung, die ein Detail der Substitutionsflagerfassungseinrichtung 120 zeigt, die in dem Schaltkreis in Fig. 1 benutzt wird; und
Fig. 8a 8b und 8c Diagramme, die die Schritte zum Verarbeiten der Sync-Blocks in dem Schaltkreis von Fig. 1 zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Wiederherstellungsabschnitts eines digitalen Videokassettenrekorders, das insbesondere eine Signalverarbeitungsvorrichtung für eine digitale Videosignalreproduziervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bevor die Beschreibung der Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten vorliegenden Erfindung fortschreitet, wird der Aufnahmeabschnitt des digitalen Videokassettenrekorders zunächst im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 erklärt. Es wird nachfolgend auf Fig. 2 Bezug genommen. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Bitratenreduktionskodiereinrichtung, die in einem Aufnahmeabschnitt eines digitalen Videokassettenrekorders bereitgestellt ist. Die Bitratenreduktionskodiereinrichtung enthält einen Eingangsanschluß 200 zum Empfangen eines analogen Videosignals, einen A/D-Wandler 201, einen Ein-Bild-Speicher 202 zum Speichern von digitalen Videosignalen eines Bildes, eine diskrete Kosinustransformation (DCT)- Betriebseinrichtung 203 zur Durchführung einer diskreten Kosinustransformation, eine Quantisiereinrichtung 204, eine Einrichtung 205 zum Kodieren mit variabler Länge, einen Speicher 206 zum Einsetzen der mit variabler Länge kodierten Daten in Sync-Blöcke, eine Fehlerkorrekturkodiereinrichtung 207 zum Hinzufügen von inneren Fehlerkorrekturcodes, äußeren Korrekturcodes und anderen notwendigen Codes wie beispielsweise Sync-Code und ID-Code, einen Aufnahmeprozessor 208 zum Übergeben von für die Aufnahme auf ein Magnetband fertigen Sync-Blöcke, und einen Ausgangsanschluß 209 zur Ausgabe der Sync-Blöcke an einen Aufnahmekopf (nicht dargestellt) zum Aufnehmen auf ein Aufnahmeband.
Das digitale Videosignal von dem A/D-Wandler 201 wird in den Ein-Bild-Speicher 202 geschrieben, der ein Bild des digitalen Videosignals speichert. Der Ein-Bild- Speicher 202 ist schematisch in Fig. 3a dargestellt.
Wie in Fig. 3a dargestellt, ist der n-te Bilddaten speichernde Speicher 202 in fünf Spalten C1, C2, C3, C4 und C5 unterteilt. Von einem vorbestimmten Punkt in jeder der fünf Spalten C1, C2, C3, C4 und C5 wird ein Blockdatensatz extrahiert, der 64 Pixel (8 Pixel · 8 Zeilen) umfaßt, um fünf Macroblocks 1n, 2n, 3n, 4n und 5n bereitzustellen.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird die Extraktion derart ausgeführt, daß aus jedem Macroblock vier Helligkeitssignalunterblöcke und zwei Farbdifferenzsignalunterblöcke (ein R-Y-Unterblock und ein B-Y-Unterblock) ausgelesen werden. Jede Kompression, bei der die DCT-Operation durchgeführt wird enthält dreißig (30) Unterblöcke. Das Eingangsvideosignal ist deshalb ein 4 : 2 : 2-Komponentensignal und die Farbdifferenzsignale werden an jeder anderen Zeile abgetastet.
Wie schematisch in Fig. 3b dargestellt ist, wird jede der fünf extrahierten Macroblöcke 1n, 2n, 3n, 4n und 5n anschließend durch die DCT-Betriebseinrichtung 203, die Quantisiereinrichtung 204, die Einrichtung 205 zum Kodieren mit variabler Länge, den Speicher 206 und die Fehlerkorrekturkodiereinrichtung 207 verarbeitet, um fünf Sync-Blöcke 1n, 2n, 3n, 4n und 5n zu übergeben. Nach der Herstellung der fünf Sync-Blöcke 1n-5n werden als nächstes fünf Macroblöcke 6n-1 On verarbeitet, die benachbart zu den vorigen Macroblöcken 1n-5n angeordnet sind, um weitere fünf Sync-Blöcke 6n-10n herzustellen. Diese Operation wird wiederholt, bis schließlich fünf Macroblöcke (m-4)n, (m-3)n, (m-2)n, (m-1)n und mn in fünf Sync- Blöcke umgewandelt sind. Anschließend werden Videodaten des (n+ 1)-ten Bildes verarbeitet.
In der DCT-Betriebseinrichtung 203, der Quantisiereinrichtung 204, der Einrichtung 205 zum Kodieren mit variabler Länge, dem Speicher 6 und der Fehlerkorrekturkodiereinrichtung 207 werden die folgenden Operationen für fünf Macroblocks, wie beispielsweise 1n-5n, ausgeführt, um fünf Sync-Blocks bereitzustellen.
Die Daten von einem Block werden durch die DCT-Operation umgewandelt, um Frequenzkomponenten zu erzielen, die in horizontalen und vertikalen Richtungen analysiert werden und das DCT-umgewandelte Ergebnis wird in einem 8 · 8-Graph aufgezeichnet - wie in Fig. 4 dargestellt -, so daß jeder Kasten in dem 8 · 8-Graph einen Teil einer Frequenzkomponente trägt, die von der DCT-Operation analysiert wird.
In Fig. 4 wird die DC-Komponente in dem Kasten 400 gespeichert und die AC- Komponenten werden in anderen Kästen gespeichert, so daß mit zunehmender Frequenz der speichernde Kasten von dem Kasten 400 weiter entfernt ist.
Falls das Bild in dem Block z. B. ein Abschnitt von einer schwarzen Seite ist, die keinerlei Markierung aufweist, sondern lediglich einheitlich schwarz ist, besitzen die DCT-konvertierten Daten lediglich einen DC-Bestandteil. Folglich gibt es die DCTkonvertierten Daten lediglich in dem Kasten 400 und alle anderen Kästen werden "0-en" tragen.
Wenn das Bild in dem Block ein Abschnitt mit vertikalen schmalen schwarzen und weißen Streifen ist, werden die DCT-konvertierten Daten niedrigfrequente Anteile in der vertikal analysierten Richtung besitzen, aber niedrig- und hochfrequente Anteile in der horizontal analysierten Richtung besitzen. Die DCT-konvertierten Daten werden deshalb in den Kästen der ersten Zeilen in dem 8 · 8-Graph eingezeichnet und die übrigen Kästen werden "0-en" tragen.
Wenn das Bild in dem Kasten ein Abschnitt mit horizontalen schmalen Streifen ist, werden die DCT-konvertierten Daten entsprechend niedrigfrequente Anteile in der horinzontal analysierten Richtung aufweisen, aber niedrig- und hochfrequente Anteile in der vertikal analysierten Richtung aufweisen. Die DCT-konvertierten Daten werden deshalb in den Kästen der ersten Spalten von der linken Seite in dem 8 · 8-Graph gezeichnet und die übrigen Boxen werden "0-en" tragen.
Falls das Bild in dem Block weiterhin ein Abschnitt eines Schachbrettmusters mit kleinen Quadraten ist, werden die DCT-konvertierten Daten niedrig- und hochfrequente Anteile sowohl in vertikaler als auch in horizontalen Richtungen haben. Die DCT-konvertierten Daten werden daher in fast alle der Kästen in dem 8 · 8-Graph eingezeichnet.
Beim Lesen der Daten in dem 8 · 8-Graph beginnt das Lesen bei der DC-Komponente im Kasten 400 und schreitet in einem Zick-Zack-Muster von dem niedrigfrequenten Anteil zum hochfrequenten Anteil fort, wie durch einen Pfeil in Fig. 4 dargestellt ist. Die gelesenen Daten werden im Speicher 206 gespeichert.
In Fig. 5a ist ein Beispiel von gelesenen Daten für fünf Macroblocks 1n, 2n, 3n, 4n und 5n dargestellt. Es ist zu beachten, daß einige Daten länger sind als andere Daten. Die Quantisierung ist jedoch gesteuert durch eine Quantisiereinrichtung 204, so daß die Gesamtlänge von 5 mit variabler Länge kodierten Daten für fünf Macroblocks immer eine Konstante ist - beispielsweise 385 (77 · 5) Bytes - einschließlich Quantisierungsinformation und anderer Information, wie beispielsweise zwei Rückstell-Flags (0,0) am Anfang eines Sync-Blocks. In jedem Macroblock ist eine vorbestimmte Datenmenge - beispielsweise 60 Byte Daten - von den Daten mit der niedrigsten Frequenz als NIEDRIG FREQUENZ-Daten definiert und die Daten, die die 60 Byte Daten überschreiten, sind als HOCHFREQUENZ-Daten definiert.
Im Speicher 206 werden die Daten für fünf Macroblocks 1n, 2n, 3n, 4n und 5n derartig umgeordnet, daß die NIEDRIGFREQUENZ-Daten 1L, 2L, 3L, 4L und 5L unverändert bleiben, aber die HOCHFREQUENZ-Daten sequentiell verschoben werden, wie in Fig. 5b dargestellt ist, um jeden Macroblock mit 77 Bytes bereitzustellen. Deswegen können einige Macroblocks HOCHFREQUENZ-Daten aufweisen, die zu einem anderen Sync-Block gehören. Es können auch alle HOCHFREQUENZ-Daten für diese fünf Macroblocks innerhalb derselben fünf Sync- Blocks gefunden werden. Diese fünf Macroblocks teilen sich deshalb gemeinsam den HOCHFREQUENZ-Bereich für die HOCHFREQUENZ-Daten und werden fünf Macroblocks eines Gruppenverbunds genannt.
Es wird dann in der Fehlerkorrekturkodiervorrichtung 207 - wie in Fig. 5b gezeigt - innere Codes für eine innere Parität und äußere Codes für eine äußere Parität hinzugefügt und es werden im Aufnahmeprozessor 208 ein Sync-Signal und ein ID- Code jedem Macroblock hinzugefügt, um einen Sync-Block zu erzeugen.
Entsprechend den fünf Macroblocks werden die fünf Sync-Blöcke, die den HOCHFREQUENZ-Bereich für die HOCHFREQUENZ-Daten teilen, die fünf Sync- Blöcke eines Gruppenverbunds genannt.
Von dem Aufnahmeprozessor 208 werden die Sync-Blöcke sequentiell durch den Ausgangsanschluß 209 ausgegeben, so daß die Sync-Blöcke sequentiell auf einem Aufnahmeband aufgenommen werden.
Ein Detail bei der Erzeugung von Sync-Blöcke aus mit variabler Länge kodierten Daten ist offenbart in ITEJ Technical Report Band 16, Nr. 35, Seiten 7-12, VIR 92- 30 (Juni 1992) mit dem Titel "A Study on the Reproduced Picture Quality in the Variable Speed Mode of the Digital VCR" von Elichi TAKAKURA et al. Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Wiedergabeabschnitt eines digitalen Videokassettenrekorders dargestellt ist, in der insbesondere eine Signalverarbeitungsvorrichtung für eine digitale Videosignalreproduktionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Signalverarbeitungsvorrichtung enthält einen Eingangsanschluß 100 zum Empfangen von Sync-Blöcken von einem Magnetband, einen Wiedergabeprozessor 102 zum separaten Erzeugen jedes Sync- Blocks, eine innere Korrekturdekodiervorrichtung 104 zur Durchführung einer inneren Korrektur - wie beispielsweise durch eine innere Parität durch den inneren Kode, der in der Fehlerkorrekturkodiervorrichtung 207 hinzugefügt wurde -, einen Speicher 108 zum Speichern von Daten eines Bildes, die aus einer Vielzahl von Sync-Blöcken bestehen und auch zum Speichern von Fehlerflags für entsprechende Sync-Blöcke - wie in Fig. 6 dargestellt ist - und eine äußere Fehlerdekodiervorrichtung 106 zur Durchführung einer äußeren Korrektur wie beispielsweise durch eine äußere Parität.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist speichert ein Speicher 108 die Sync-Blöcke parallel und es werden einige in den Sync-Blöcken gefundene Fehler durch innere Codes und äußere Codes korrigiert. Falls jedoch mehr Fehler vorhanden sind, als durch die inneren und äußeren Codes korrigiert werden können, wird ein Fehlerflag für den Sync-Block, der noch immer Fehler enthält, auf " 1 " gesetzt. Der Syne-Block ohne Fehler besitzt einen auf "0" zurückgesetzten Fehlerflag.
Die Details der inneren und äußeren Korrekturen sind in IEEE Transaction on Consumer Electronics, Band 35, Nr. 3, August 1989, mit dem Titel "An Experimental Study for a Home-Use Digital VTR" von C. Yamamitsu et al. dargestellt.
Nachdem die Fehlerkorrektur und das Setzen des Fehlerflags in dem Speicher 108 durchgeführt wurde, werden die inneren und äußeren Codes entfernt. Die zwei Bitbereiche am Beginn jedes Blocks werden zum Aufnehmen von zwei Rückstellflags (0,0) benutzt: einen für ein Verbergenflag; und den anderen für einen HOCHFREQUENZ-Trimmflag (HRT-Flag), der nachfolgend noch beschrieben wird. Auf diese Weise werden die Sync-Blöcke mit zwei Rückstellflags (0,0), dem Sync- Signal, ID-Code, NIEDRIGFREQUENZ-Daten und HOCHFREQUENZ-Daten - wie in Fig. 8a dargestellt ist - sequentiell entlang der Linie L1 zu beiden Schaltern 110 und 112, insbesondere zu ihrem Anschluß T, erzeugt. Parallel zu den Sync-Blöcken werden auch Fehlerflags entlang der Linie L2 zu beiden Schaltern 110 und 11 2 erzeugt, um die Schalterposition zwischen den Anschlüssen T und C zu steuern.
Wenn der Fehlerflag "0" ist und anzeigt, daß der entsprechende Sync-Block keinen Fehler aufweist, werden Schalter 110 und 112 zum Anschluß T in der in Fig. 1 dargestellten Position geschaltet. In diesem Fall wird der Sync-Block ohne Fehler zu einem Substitutionsspeicher 114 mit einer Kapazität von einem Bild übertragen und gleichzeitig - zu einem Verzögerungsglied 118, das die Daten speichert, bis fünf Sync-Blocks eines Gruppenverbunds gespeichert sind. Der Substitutionsspeicher 114 besitzt eine Struktur, die dem in Fig. 6 dargestellten Speicher 108 entspricht und empfängt die fehlerfreien Sync-Blöcke eines Bildes und schreibt sie über die alten Daten. Es werden deshalb in dem Substitutionsspeicher 114 aktualisierte fehlerfreie Sync-Blöcke eines Bildes gespeichert.
Wenn z. B. - wie in Fig. 8a dargestellt ist - die neuen Daten 1n, 2n, 3n, 4n und 5n einer Verbundgruppe, die vom Speicher 108 gerade empfangen worden sind, alle fehlerfreie Sync-Blöcke sind, werden sie so wie sie sind zur nächsten Stufe - beispielsweise zum Schaltkreis 122 - übertragen.
Wenn der Fehlerflag "1" ist und anzeigt, daß der entsprechende Sync-Block einige Fehler aufweist, werden die Schalter 110 und 112 zum Anschluß C geschaltet. In diesem Fall verschwindet der fehlerhafte Syne-Block entlang der Linie L1 am Anschluß T und der Substitutionsspeicher 114 wiederum liest einen Ersatzsync- Block des vorherigen Bildes aus einem Bereich, der den neuen Sync-Block erhalten soll. Der Ersatzsync-Block wird entlang der Linie L4 zu einem Verbergen-Flag- Einstellkreis 11 6 zum Setzen eines Verbergen-Flags im ersten Bit der zwei Frontbits in dem Ersatzsync-Block übertragen. Der Ersatzsync-Block wird entlang der Linie L5 und dem Schalter 110 zurück zum Substitutionsspeicher 11 4 zum Überschreiben des Ersatzsync-Blocks mit dem gesetzten Verbergen-Flag übertragen und - gleichzeitig - entlang der L6 und dem Schalter 11 2 zum Verzögerungsglied 118.
Wenn z. B. die neuen Daten 1n, 3n, 4n und 5n - wie in Fig. 8b dargestellt ist - fehlerfreie Sync-Blöcke sind, aber neue Daten 2n einen hierin verbliebenen Fehler aufweisen, werden Schalter 110 und 112 zum Anschluß C während eines Moments zum Senden des zweiten Sync-Blocks 2n geändert. In der Stufe nach dem Schalter 112 wird deswegen der zweite Sync-Block 2n durch einen Ersatzsync-Block 2 (n-1) von dem vorhergehenden Bild ersetzt, wie es im Substitutionsspeicher gespeichert ist. In diesem Fall wird der Verbergen-Flag für den zweiten Sync-Block 2 (n-1) auf "1" gesetzt.
Die Sync-Blöcke vom Schalter 112 werden zum Verzögerungsglied 118 übermittelt.
Das Verzögerungsglied 118 speichert die Daten bis fünf Sync-Blöcke einer Verbundgruppe gespeichert sind. Wenn fünf Sync-Blöcke einer Verbundgruppe gespeichert sind, werden sie sequentiell zu einem HOCHFREQUENZ-TRIM-Flag- Einstellkreis 122 übertragen. Das Verzögerungsglied 118 wird dann zurückgesetzt, so daß es zum Empfang der nächsten fünf Sync-Blöcke einer anderen Verbundgruppe bereit ist.
Die Sync-Blöcke vom Schalter 112 werden auch einer Verbergen-Flag-Erfassungseinrichtung 120 zugeführt, die nur das Verbergenflagbit erfaßt, d. h. das erste Bit des Sync-Blocks. Ein Detail der Verbergen-Flag-Erfassungseinrichtung 120 ist in Fig. 7 dargestellt.
Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen. Die Verbergen-Flag-Erfassungseinrichtung 120 enthält einen Dateneingang zum Empfangen des Verbergenflagbits, vier Schieberegister 701, 702, 703 und 704 zum Erzeugen von vier nachfolgenden Verbergenflags einschließlich des augenblicklichen Verbergenflags und der vier vorhergehenden Verbergenflags, ein ODER-Gatter 110 zur Durchführung einer ODER-Operation auf fünf aufeinanderfolgenden Flags, ein NAND-Gatter 711 zur Durchführung einer NAND-Operation auf fünf aufeinanderfolgenden Flags, und ein UND-Gatter 712 zur Durchführung einer UND-Operation zwischen den Ausgangssignalen des ODER-Gatters 710 und des NAND-Gatters 711. Wenn die Verbergen- Flag-Erfassungseinrichtung 120 fünf Verbergenflags einer Verbundgruppe empfängt, wird sie zurückgesetzt und ist zum Empfang der nächsten fünf Verbergenflags einer anderen Verbundgruppe bereit. Die Verbergen-Flag-Erfassungseinrichtung 120 erfaßt die folgenden drei verschiedenen Situationen (i), (ii) und (iii).
(i) Wenn die fünf Verbergenflags in einer Verbundgruppe alle zurückgesetzt sind (0), erzeugt das ODER-Gatter 710 eine "0" und das NAND-Gatter 711 erzeugt gleichzeitig eine "1 ". Das UND-Gatter 712 erzeugt deshalb eine "0", die anzeigt, daß kein Ersatzsync-Block in den fünf Sync- Blöcken der Verbundgruppe enthaltent ist.
(ii) Wenn wenigstens eins der fünf Verbergenflags in einer Verbundgruppe auf (1) gesetzt ist, aber die Situation (iii) ausgeschlossen ist, erzeugt das ODER-Gatter 710 eine "1" und das NAND-Gatter 711 erzeugt gleichzeitig eine "1". Das UND-Gatter 712 erzeugt deshalb eine "1",die anzeigt, daß wenigstens ein Ersatzsync-Block in den fünf Sync-Blöcken einer Verbundgruppe enthalten ist.
(iii) Wenn die fünf Verbergenflags in einer Verbundgruppe alle auf (1) gesetzt sind, erzeugt das ODER-Gatter 710 eine "1" und das NAND- Gatter 711 erzeugt gleichzeitig eine "0". Das UND-Gatter 712 erzeugt deshalb eine "0", die anzeigt, daß alle fünf Sync-Blöcke in der Verbundgruppe ersetzt worden sind.
Das erfaßte Ergebnis der Verbergen-Flag-Erfassungseinrichtung 120 wird dem HOCHFREQUENZ-TRIM (HRT)-Flag-Einstellkreis 122 zugeführt. Wenn das erfaßte Ergebnis "0" ist (entsprechend den Situationen (i) und (iii)), hält der HRT-Flag-Einstellkreis 122 die zweite Bitposition der fünf Sync-Blocks in der Verbundgruppe in der Rücksetzeinstellung (0) aufrecht, wie in Fig. 8a und 8c dargestellt ist. Wenn das erfaßte Ergebnis " 1 " ist (entsprechend der Situation (ii)), setzt der HRT-Flag-Einstellkreis 122 die zweite Bitposition der fünf Sync-Blöcke in der Verbundgruppe auf den Einstellzustand (1), wie in Fig. 8b dargestellt ist.
Ein HOCHFREQUENZ-TRIM-Kreis 124 ist mit einer HOCHFREQUENZ-TRIM-Flag- Erfassungseinrichtung 126 gekoppelt. Wenn die HRT-Flag-Erfassungseinrichtung 126 gesetzte HRT-Flags erfaßt - wie in dem Fall gemäß Fig. 8b -, wird der HOCH- FREQUENZ-TRIM-Kreis 124 aktiviert, um die HOCHFREQUENZ-Daten von dem Sync-Block zu trimmen oder abzuschneiden. Da die HRT-Flags allen fünf Syne- Blocks einer Verbundgruppe mit wenigstens einem Ersatzsync-Block hinzugefügt wurden, werden alle HOCHFREQUENZ-Daten in den fünf Sync-Blöcken dieser Verbundgruppe gelöscht. Wenn es zwischen ein und vier Ersatzsync-Blöcken in einer Verbundgruppe gibt, ist die Löschung der HOCHFREQUENZ-Daten notwendig, wie nachfolgend erklärt wird.
Der Grund für die Bereitstellung des HOCHFREQUENZ-TRIM-Kreises 124 wird nachfolgend erklärt.
Die HOCHFREQUENZ-Daten in dem Ersatzsync-Block können zu dem benachbarten Sync-Block in der Verbundgruppe verschoben werden, um zu versuchen, den fehlenden Teil der HOCHFREQUENZ-Daten in den benachbarten Sync-Blöcken zu vervollständigen. Da jedoch die hinzugefügten HOCHFREQUENZ-Daten mit den fehlenden Daten nicht übereinstimmen, wird das wiedergegebene Bild stark gestört sein. Die HOCHFREQUENZ-Daten in diesen fünf Sync-Blöcken werden deswegen abgeschnitten.
In der vorstehenden Ausführungsform - falls der niedrigfrequente Datenanteil geringer als 60 Bytes ist - beendet die Dekodierung an der Bitratenreduktionsdekodiereinrichtung 128 die Dekodierung auf das sechste EOB-Signal hin. In dem Fall, in dem alle fünf Sync-Blöcke durch Sync-Blöcke des vorhergehenden Bildes ersetzt wurden, sind alle HOCHFREQUENZ-Daten von derselben Verbundgruppe. Es ist in diesem Falle deswegen nicht notwendig, die HOCHFREQUENZ-Daten abzuschneiden.
Wenn die HRT-Flag-Erfassungseinrichtung 126 zurückgesetzte HRT-Flags erfaßt - wie in dem Fall gemäß Fig. 8a oder 8c -, wird der HOCHFREQUENZ-TRIM-Kreis 124 deaktiviert, um die Sync-Blocks unverändert zu übertragen.
Eine Bitratenreduktionsdekodiereinrichtung 128 empfängt die Sync-Blöcke von dem HOCHFREQUENZ-TRIM-Kreis 124 und führt die Kodedekodierung mit variabler Länge, inverse Quantisierung und inverse diskrete Kosinustransformation (IDCT) durch, um die digitalen Videodaten zu reproduzieren.
Wenn die fünf Sync-Blocks mit voller Länge der Bitratenreduktionsdekodiereinrichtung 128 zugeführt wird, wird deshalb der Block in den fünf Macroblocks, die jeweils 64 Pixel (8 Pixel · 8 Zeilen) umfassen, unverändert reproduziert werden. Jedes Detail der digitalen Originalvideodaten kann deshalb reproduziert werden.
Wenn fünf Blöcke mit der getrimmten HOCHFREQUENZ der Bitratenreduktionsdekodiereinrichtung 128 zugeführt werden, werden die Macroblocks ohne die HOCHFREQUENZ-Daten reproduziert. Das reproduzierte Bild, das nur die NIEDRIG- FREQUENZ-Daten benutzt, wird deshalb ein bißchen unscharf im Detail sein, besitzt aber immer noch dasselbe Konturenbild wie die digitalen Originalvideodaten. Die Reproduktion von Sync-Blocks unter ausschließlicher Verwendung von NIEDRIGFREQUENZ-Daten ist im Detail offenbart in IEEE Transaction on Consumer Electronics, Band 37, Nr. 3, August 1991, mit dem Titel "A Study on Trick Plays for Digital VCR" von C. Yamamitsu et al.
Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung werden im Stand der Technik - wenn wenigstens ein Sync-Block mit fehlerhaften Daten in den fünf Sync-Blocks der Verbundgruppe enthalten ist - alle fünf Sync-Blöcke ersetzt, was in einer starken Störung des reproduzierten Bildes resultiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher die Anzahl an Ersatzsync-Blöcken minimiert werden und eine Bildstörung, die aus der Substitution resultiert, kann dadurch minimiert werden, daß nur die NIEDRIGFREQUENZ-Daten des Sync-Blocks dekodiert werden, wenn ein bis vier Sync-Blöcke in einer Verbundgruppe durch einen anderen in der Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzt werden. Obwohl eine Blockstörung und eine andere Bildstörung vorkommen kann, weil die HOCHFREQUENZ-Daten verloren sind, ist die resultierende sichtbare Störung in bewegten Bildbereichen geringer als die, die beim Verlust der Block-zu-Block-Kontinuität als Ergebnis des Ersetzens eines vorhergehenden Blocks auftritt. Da es einen extremen Anstieg der Anzahl von fehlerhaften Sync- Blöcken während einer Hochgeschwindigkeitswiedergabe gibt, da der Kopf über mehrere Spuren folgen muß, ist es durch Anwendung einer Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, so viele Blöcke wie möglich auf dem Bildschirm darzustellen.
Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung unter Benutzung eines Bildes als Einheit für die Bitratenreduktion beschrieben wurde; es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch bei Benutzung eines Halbbildes oder zwei oder mehr Bilder für die Bitratenreduktion angewandt werden kann. Wenn die Bitratenreduktionseinheit zwei Bilder oder mehr beträgt, können jedoch weniger Störungen durch Dekodierung nur des Niedrigfrequenzanteils der augenblicklichen Seite erzielt werden, als wenn Blöcke von der vorherigen Seite substituiert werden aufgrund der reduzierten Korrelation zwischen den Blöcken der augenblicklichen und der vorherigen Seite.

Claims

1. Signalverarbeitungsvorrichtung zur Verwendung in einer digitalen Videosignalwiedergabevorrichtung zum Reproduzieren von digitalen Signalen, wobei die Signale durch die folgenden Schritte kodiert sind:

a) Bildung eines Macroblocks durch eine Vielzahl von Helligkeitssignalunterblöcken und Farbdifferenzsignalunterblöcken;

b) Transformationskodierung, Kompression und Quantisierung jedes Macroblocks und Bereitstellung von mit variabler Länge kodierten Daten hierbei;

c) Gruppierung einer vorbestimmten Anzahl von mit variabler Länge kodierten Daten von einer vorbestimmten Anzahl N von Macroblöcken und Anordnung von ihnen in einer vorbestimmten Anzahl N von Sync- Blöcken, wobei die mit variabler Länge kodierten Daten in jedem Macroblock NIEDRIGFREQUENZ-Daten, d. h. eine vorbestimmte Datenmenge mit NIEDRIGFREQUENZ-Daten, und HOCHFREQUENZ- Daten enthalten, d. h. Daten, die die vorbestimmte Datenmenge überschreiten, wobei die vorbestimmte Anzahl N von Sync-Blöcken einen Hochfrequenzbereich fürdie HOCHFREQUENZ-Daten einnehmen;

wobei die Signalverarbeitungsvorrichtung enthält:

Fehlerkorrekturmittel (104,106) zum Korrigieren von Fehlern in den Sync-Blöcken; Fehlerflagbereitstellmittel (108, 110) zum Bereitstellen eines Fehlerflags für einen Sync-Block, in dem immer noch ein Fehler nach der Verarbeitung in dem Fehlerkorrekturmittel zurückblieb und zum Auswählen eines fehlerfreien Sync-Blocks der keinen Fehler aufweist;

Speichermittel (114) zum Speichern von fehlerfreien Sync-Blöcken wenigstens eines Bildes;

Substitutionsmittel (112) zum Substituieren eines Sync-Blocks, der einen Fehlerflag aufweist, durch einen in dem Speichermittel gespeicherten Sync-Block; und

Substitutionserfassungsmittel (120) zum Erfassen des Auftretens wenigstens eines (N-1) Austauschsync-Blocks in den N Sync-Blöcken; und

HOCHFREQUENZ-Bereichtrimmittel (122, 124, 126) zum Weiterleiten der N Sync- Blöcke ohne jede Änderung, wenn kein Ersatzsync-Block erfaßt wurde, aber zur Unterdrückung der HOCHFREQUENZ-Daten, wenn ein bis (N-1) Austauschsync- Block durch das Substitutionserfassungsmittel (120) erfaßt worden ist.

2. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das HOCHFREQUENZ-Bereichtrimmittel (122, 124, 126) die Hochfrequenzdaten nicht unterdrückt, wenn N fehlerhafte Blöcke in einer Gruppe ersetzt sind.

3. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch daß Speichermittel (11 8) zum Speichern der N Sync-Blöcke, die durch das Substitutionsmittel (112) erzeugt worden sind.

4. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fehlerkorrekturmittel (104, 106) ein inneres Korrekturmittel und ein äußeres Korrekturmittel enthält.

5. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei N fünf ist.

6. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Bitratenreduktionsdekodiermittel enthält.

7. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Bitratenreduktionsdekodiermittel (128) zur Dekodierung von Sync- Blöcken enthält, die von dem HOCHFRQUENZ-Bereichtrimmittel (122, 124, 126) erzeugt worden sind.

8. Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei dem das Bitratenreduktionsdekodiermittel (128) eine Orthogonaltransformation anwendet.