DE69724633T2

DE69724633T2 - Kodier-, aufnahme- und wiedergabevorrichtung

Info

Publication number: DE69724633T2
Application number: DE69724633T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Nishinomiya-shi MIYASHITA; Tatsushi Sakai-shi BANNAI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2017-01-18
Also published as: JPH09200694A; EP0935390B1; DE69724633D1; EP0935390A1; DE69733725D1; EP0935390A4; EP1336966A3; DE69733725T2; WO1997026760A1; JP3207739B2; EP1336966A2; EP1336966B1; US6289173B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung zum Aufzeichnen digitaler Videosignale, -die einer Kompressionscodierung zum Bildcodieren unterzogen werden.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurden eine Vielfalt digitaler Instrumente entwickelt sowie digitale Signalbearbeitungstechniken verbessert. Digitale Videorekorder mit kleinen Abmessungen zum Aufzeichnen digitaler Videosignale in Form komprimierter Codes wurden kürzlich verwirklicht. Unter verschiedenen Verfahren, die für das Kompressionscodieren von digitalen Videosignalen vorgeschlagen wurden, entwickelte sich das zweidimensionale diskrete Kosinustransformations-(DCT)-Codieren, wie bei JPEG und MPEG verwendet, welches eines der Verfahren zur Frequenzkonvertierung von digitalen Videosignalen in der Einheit eines Blocks ist, zum Haupttrend. Bei diesem Verfahren werden digitale Videosignale in eine Vielzahl von Codierungsblöcken unterteilt und eine diskrete Kosinustransformation wird auf jeden Codierungsblock angewendet, woraufhin die resultierenden Koeffizientendaten blockweise einer variable-Längen-Codierung unterzogen werden, um Daten zu kompremieren.
In einer solchen Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung, die Gebrauch von der Kompressionscodierung macht, konnten jedoch, wenn ein Fehler während des Aufzeichnungs- oder Reproduktionsprozesses an Daten aufgetreten ist, variable-Längen-Codes in einem bestimmten Bereich nach dem Fehlerereignis nicht decodiert werden. Selbst wenn das variable-Längen-Decodieren mittels Refresh- Codes oder Ähnlichem erneuert wird, indem eine Unterbrechung in dem variable-Längen-Code entdeckt wird, konnten die variable-Längen-Codes über einen Bereich vom Auftreten eines Fehlers bis zum Erneuern selbst nicht decodiert werden. In einem solchen Fall würde das Bild in der Einheit eines Blocks auf den Wiedergabeschirm ausfallen und der Ausfall über mehrere Blöcke nachfolgen.
Um dieses Problem beim Kompressionscodieren zu lösen, werden in der gemäß der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung JP-A-7-298194, datiert auf den 10.11.1995, von den gegenwärtigen Erfindern beschriebenen Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung Fehler unter Verwendung von Koeffizientendaten benachbarter Codierungsblöcke mit hoher örtlicher Korrelation korrigiert. Bei dieser Fehlerkorrektur werden Koeffizientendaten innerhalb eines Codierungsblocks zum Aufzeichnen mit Koeffizientendaten eines Grenzbereichs innerhalb eines benachbarten Codierungsblocks gemischt und einer Umstellung (shuffling) unterzogen. Es wurde ferner vorgeschlagen, bei der Umstellung benachbarte Codierungsblöcke zu unterteilen, sodass deren Grenzbereich untereinander geteilt wird. Die diskrete Kosinustransformation wird daraufhin im Bezug auf Codierungsblöcke durchgeführt, die denselben Bereich auf dem Bildschirm festlegen, die resultierenden Koeffizientendaten werden in Gruppen klassifiziert und die Gruppen werden in separaten Bereichen auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet. Selbst wenn ein Fehler während des Aufzeichnungs- oder Reproduktionsprozesses auftritt, wird bei dieser Vorrichtung niemals irgendein kollektives Verschwinden von zusammengehörenden Koeffizientendaten auftreten. Selbst wenn Koeffizientendaten aufgrund des Auftretens eines Fehlers verloren gehen, können korrekte Daten ferner genauer wieder hergestellt werden, indem die Korrelation der Koeffizientendaten genutzt wird. Daher kann die Stabilität von Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorgängen außerordentlich verbessert werden, ohne zu bewirken, dass das Bild blockweise verschwindet.
Jedoch kann auch bei dieser Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung eine korrekte Wiederherstellung durch Fehlerkorrektur nicht bewältigt werden, wenn mehrere Fehler von Koeffizientendaten innerhalb desselben Codierungsblocks aufgetreten sind. Es ist wünschenswert, dass ein Fehler korrigiert werden kann, sodass das Bild in einer solchen, oben erwähnten Situation nicht ausfällt.
EP 0 680 209 A2 offenbart eine Videobildcodier- und Aufzeichnungsvorrichtung und eine Videobildcodier-Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung. Darin werden Koeffizientendaten in zwei Kodierungsblöcken, welche auf einem Videoschirm überlappen, in entfernten Bereichen auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, sodass die entfernten Bereiche nicht zueinander benachbart sind, und fehlerdetektierte Koeffizientendaten werden während der Reproduktion korrigiert, indem von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, dass überlappende Pixel zwischen den zwei Codierungsblöcken gleich sind.
US 5,353,059 offenbart eine Fehlerverschleierungsvorrichtung (error concealment apparatus) zum Verbergen beschädigter Datenelemente in frequenzgetrennten digitalen Bilddaten. In Abhängigkeit von der durch ein beschädigtes Datenelement repräsentierten räumlichen Frequenz wird eines von vielen Fehlerverschleierungsmitteln ausgewählt, um den Fehler zu verbergen. Auf diese Weise kann die verwendete Fehlerverschleierung (error concealment) auf die verschiedenen Eigenschaften der verschiedenartigen räumlichen Frequenzkomponenten in dem frequenzgetrennten Bild maßgeschneidert werden.
Der Artikel "Error Correction, Concealment and Shuffing", NHK laboratories note, NHK technical research laboratories, Tokyo, Japan, Nr. 424, 1. März 1994, Seiten 29–44, beschreibt ein Fehlerkorrekturverfahren, ein Verschleierungsverfahren und ein Umstellungsverfahren.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung bereitzustellen, bei der ein Bild niemals in Blöcken ausfallen wird, selbst wenn mehrere Fehler auftreten, während digitale Videosignale mit Kompressionscodierung aufgezeichnet oder reproduziert werden, wie in dem unabhängigen Anspruch 1 dargelegt ist.
In einer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit Bildcodierung gemäß der vorliegenden Erfindung teilt ein Überlapp-Blockbildungsmittel für den Aufzeichnungsprozess eingegebene digitale Videosignale in Daten in zweidimensionalen Codierungsblöcken ein, von denen jeder eine erste und eine zweite Achse aufweist und aus einer Vielzahl von Pixeldaten derart zusammengesetzt ist, dass benachbarte Codierungsblöcke dergestalt miteinander überlappen, dass sie wenigstens ein Randpixel in einer ersten Achsrichtung (z. B. horizontal) miteinander teilen. Ein orthogonales Transformationsmittel führt eine zweidimensionale Frequenzkonvertierung (z. B. diskrete Kosinustransformation) von Pixeldaten der durch das Überlapp-Blockbildungsmittel erhaltenen Codierungsblöcke aus, um Koeffizientendaten indivi dueller Frequenzen zu erzeugen. Ein Umstellungsmittel teilt die durch das orthogonale Transformationsmittel erhaltenen Koeffizientendaten in eine Vielzahl von Koeffizientengruppen ein, so dass die Koeffizientengruppen nicht dieselbe Frequenzkomponente in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse aufweisen, zumindest in einem Frequenzbereich in den Codierungsblöcken, der den Niederfrequenzkomponenten der ersten (z. B. horizontalen) Achse entspricht. Ein Aufzeichnungsmittel ordnet Aufzeichnungsdaten derart an, dass die durch das Umstellungsmittel erhaltene Vielzahl von Koeffizientengruppen in demselben Codierungsblock derart aufgezeichnet werden, dass sie auf verschiedenen Teilbereichen auf einem Aufzeichnungsmedium verteilt werden, und es fügt Fehlerkorrekturcodes für die Koeffizientendaten hinzu. Für den Reproduktionsprozess reproduziert ein Reproduktions-Decodiermittel aufgezeichnete Daten von dem Aufzeichnungsmedium und dekodiert die Koeffizientendaten der einzelnen Koeffizientengruppen, während es das Vorliegen oder das Nicht-Vorliegen eines Fehlers der Koeffizientendaten detektiert. Ein Rückumstellungsmittel ordnet die von dem Reproduktions-Decodiermittel ausgegebenen Koeffizientendaten in Codierungsblöcke zum Aufzeichnen um. Wenn ein Fehler durch das Reproduktions-Decodiermittel detektiert wurde, gibt ein Fehlerkorrekturkontrollmittel ein Fehlerkorrekturkontrollsignal aus, das auf der Anzahl von Fehlern in einem Codierungsblock und der Ordnungsnummer der zweidimensionalen Frequenzen der Koeffizientendaten basiert, denen Fehler zugestoßen sind, und ein Fehlerkorrekturmittel korrigiert die Fehler der Koeffizientendaten mittels eines Fehlerkorrekturverfahrens, das durch ein Fehlerkorrekturkontrollsignal des Fehlerkorrekturkontrollmittels ausgewählt wird, in Bezug auf den Codierungsblock, in dem die Fehler erkannt wurden. Ein Mittel zur invertierenden orthogonalen Transformation decodiert Pixeldaten mittels Frequenz-invertierter Konversion der Koeffizientendaten, die durch die Fehlerkorrekturmittel hinsichtlich der Fehler korrigiert wurden, und ein Relokatiermittel erzeugt ein digitales Videosignal durch Neuadressieren von Pixeldaten zu den Codierungsblöcken zum Aufzeichnen. Wenn ein Fehler auftrat, kann eine solche Möglichkeit verhindert werden, dass alle Koeffizientendaten innerhalb eines Blocks ausfallen können, sodass sie blockweise während des Reproduktionsprozesses fehlen. Ferner kann die Stabilität von reproduzierten Bildern erhöht werden, indem eine Fehlerkorrektur mit Koeffizientendaten benachbarter Blöcke ausgeführt wird, die eine hohe räumliche Korrelation aufweisen.
Bevorzugt ordnet das Aufzeichnungsmittel Aufzeichnungsdaten dergestalt an, dass Koeffizientengruppen, die zu demselben Codierungsblock gehören, nicht auf derselben Aufzeichnungsspur auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden. Auf das Auftreten eines Fehlers hin kann die Möglichkeit vermieden werden, dass alle Koeffizientendaten innerhalb des Blocks ausfallen können, sodass sie in der Blockeinheit während des Reproduktionsprozesses fehlen.
Bevorzugt weist die Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung ferner einen Rotationszylinder zum spiralförmigen Scannen des Aufzeichnungsmediums und ein Signalaufzeichnungsmittel auf, das mehrere an dem Rotationszylinder angebrachte Aufzeichnungsköpfe aufweist. Das Aufzeichnungsmittel gibt Aufzeichnungsdaten an das Signalaufzeichnungsmittel aus, sodass Koeffizientengruppen, die Koeffizientendaten einschließen, die Niederfrequenzkomponenten der ersten (z. B. horizontalen) Achse in wenigstens zwei überlappten, in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken entsprechen, nicht mit demselben Aufzeichnungskopf aufgezeichnet werden. Wenn ein Fehler auftrat, kann eine solche Möglichkeit verhindert werden, dass alle Koeffizientendaten innerhalb des Blocks ausfallen, sodass sie blockweise während des Reproduktionsprozesses fehlen.
Das Fehlerkorrekturkontrollmittel (a) gibt ein Null-Fehlerkorrektursignal zum Ersetzen eines Fehlerkoeffizienten mit einer Null (0) aus, wenn mehrere Fehlerkoeffizienten in Koeffizientendaten mit derselben Frequenz in der. zweiten (z. B. vertikalen) Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken vorliegen und wenn alle Fehler bei Ordnungsnummern vorliegen, die größer sind als eine bestimmte Ordnungsnummer, (b) gibt ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal zum Anweisen einer Fehlerkorrektur durch Verwendung einer Korrelation zwischen Koeffizientendaten von benachbarten Codierungsblöcken aus, wenn mehrere Fehler in Koeffzientendaten mit derselben Frequenz in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken vorliegen und wenn nur ein Fehlerkoeffizient bei Ordnungsnummern vorliegt, die kleiner sind als eine bestimmte Ordnungsnummer, und (c) gibt ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal zum Ersetzen aller Koeffizientedaten in dem Codierungsblock mit Koeffizientendaten des vorangegangenen Frames oder vorangegangenen Felds aus, wenn zwei oder mehrere Fehler bei Ordnungsnummern vorliegen, die kleiner sind als eine bestimmte Ordnungsnummer auf einer Codierungsblockbasis, und wenn Fehlerkoeffizienten auf einer Seite kleinerer Ordnungsnummern als eine bestimmte Ordnungsnummer in Koeffizientendaten vorliegen, die dieselbe Frequenz in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse auf der Codierungsblockbasis haben, und gibt ein Null-Fehlerkorrektursignal zum Ersetzen der Fehlerkoeffizienten mit Nullen für Codierungsblöcke aus, wenn kein Fehlerkoeffizient in den Codierungsblöcken auf einer Seite kleinerer Ordnungsnummern als die bestimmte Ordnungsnummer auf der Codierungsblockbasis vorliegen. Auf diese Weise wird ein passendes Fehlerkorrektursignal als Antwort auf einen Fehlerereigniszustand ausgegeben. Folglich kann eine Fehlerkorrektur in Reaktion auf den Fehlerereigniszustand erzielt werden.
(d) Wenn ein Überlappverhältnis-Fehlerkorrektursignal vom Fehlerkorrekturkontrollmittel empfangen wird, korrigiert das Fehlerkorrekturmittel unter Verwendung einer Korrelation von in der ersten Achse auf dem Schirm überlappten Pixeln Fehlerkoeffizienten, die den Frequenzkomponenten des niedrigsten Bereichs der ersten (z. B. horizontalen) Achse entsprechen, unter einer Vielzahl von Fehlerkoeffizienten in Koeffizientendaten, die dieselbe Frequenz in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken aufweisen, und korrigiert darüber hinaus die verbleibenden Fehlerkoeffizienten als Nullen. (e) Wenn ein Null-Fehlerkorrektursignal von dem Fehlerkorrekturkontrollmittel empfangen wird, korrigiert das Fehlerkorrekturmittel ferner die Vielzahl von Fehlerkoeffizienten unter den Koeffizientendaten zu Nullen, die dieselbe Frequenz in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken haben. (f) Wenn ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal empfangen wird, ersetzt das Fehlerkorrekturmittel ferner alle die Koeffizientendaten innerhalb eines Codierungsblocks mit Koeffizientendaten eines entsprechenden Codierungsblocks, der um ein Feld oder einen Frame voraus geht und den selben Bereich auf dem Schirm bildet. Weil das Fehlerkorrekturmittel ein passendes Fehlerkorrektursignal als Antwort auf einen Fehlerereigniszustand empfängt, wird auf diese Weise eine Fehlerkorrektur ausgeführt, indem Koeffizientendaten von benachbarten Blocks verwendet werden, die eine hohe räumliche Korrelation aufweisen, und außerdem werden Daten angemessen korrigiert, indem Verwendung von den Eigenschaften des Bildes gemacht wird. Folglich kann die Stabilität des reproduzierten Bildes verbessert werden. Besonders bevorzugt ändert das Fehlerkorrekturkontrollmittel die bestimmte Ordnungsnummer von Frequenzen in der ersten (z. B. horizontalen) Achse in Erwi derung auf die Ordnungsnummer der Frequenzen in der zweiten (z. B. vertikalen) Achse.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm eines Gesamtaufbaus einer Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm des Konzepts der Teilung überlappender Blöcke in einer Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein schematisches Diagramm eines Aufzeichnungsbereiches von Aufzeichnungsköpfen auf einem. Aufzeichnungsmedium in dem Ausführungsbeispiel;
4 ist ein Diagramm zum Erläutern des Verhältnisses zwischen Koeffizientendaten und Koeffizientengruppen von Codierungsblöcken in dem Ausführungsbeispiel; und
5 ist ein Diagramm zum Erläutern von Aufzeichnungspositionen von auf dem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnenden Koeffizientengruppen sowie der Aufzeichnungsköpfe.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird eine Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Gesamtaufbau einer Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung zeigt. Digitale Videosignale werden zu der Vorrichtung nacheinander in Schritten von einem Frame oder Feld übertragen. Ein digitales Videosignal wird in einen Überlapp-Blockbildungsschaltkreis 2 über einen Eingangsanschluss 1 eingegeben. Der Überlapp-Blockbildungsschaltkreis 2 ist ein Schaltkreis, welcher digitale Videosignale in Codierungsblöcke einer N × M – (z. B. N = M = 4) zweidimensionalen Matrix einteilt, sodass zwei auf dem Schirm benachbarte Codierungsblöcke untereinander Randpixel teilen. Wenn eingegebene digitale Videosignale in zweidimensionale Codierungsblöcke unterteilt werden, die jeweils aus mehreren Pixeldaten zusammengesetzt sind, teilen benachbarte Codierungsblöcke üblicherweise horizontal oder vertikal wenigstens ein Randpixel untereinander und überlappen miteinander. In diesem Ausführungsbeispiel werden, wie später unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird, digitale Videosignale horizontal aufgeteilt, sodass sie vier Randpixel in horizontaler Richtung untereinander teilen. Ein Schaltkreis 3 für eine diskrete Kosinustransformation (DCT) ist das orthogonale Transformationsmittel zum Durchführen einer diskreten Kosinustransformation an Pixeldaten von N × M-Codierungsblöcken, die von dem Überlapp-Blockbildungsschaltkreis 2 ausgegeben werden, um Koeffizientendaten in einem zweidimensionalen Frequenzbereich zu erzeugen.
Die von dem DCT-Schaltkreis 3 erhaltenen Koeffizientendaten werden in einer zur Fehlerkorrektur passende Form unterteilt und auf ein Aufzeichnungsmedium 8 aufgezeichnet. Ein Umstellungsspeicher 4 gibt die Koeffizientendaten des Schaltkreises 3 für die diskrete Kosinustransformation ein und speichert sie vorübergehend in Form einer Vielzahl von geteilten Koeffizientengruppen, die keine identischen vertikalen Frequenzkomponenten zumindest in einem Frequenzbereich von horizontalen Niederfrequenzkomponenten in dem Codierungsblock aufweisen. Ein variable-Längen-Codierungsschaltkreis 5 codiert Koeffizientendaten in den einzelnen von dem Umstellungsspeicher 4 ausgegebenen Koeffizientengruppen in variable Längen. Ein Aufzeichnungsschaltkreis 6 gibt Codes des variable-Längen-Schaltkreises 5 ein und ändert die Anordnung von Daten dergestalt, dass wenigstens Koeffizientengruppen in demselben Codierungsblock verteilt und in seperaten Spuren und Bereichen auf dem in 5 gezeigten Aufzeichnungsmedium 8 aufgezeichnet werden können. Ferner fügt es Fehlerkorrekturcodes hinzu und konvertiert die Daten in Aufzeichnungscodes und gibt sie auf diese Weise an die Aufzeichnungsköpfe 7 aus. Das heißt, eine Vielzahl von Koeffizientengruppen in demselben Codierungsblock werden dergestalt aufgezeichnet, dass sie auf verschiedene Spuren bzw. Bereiche verteilt werden.
Das Aufzeichnungsmedium 8 ist ein Magnetband zum Aufzeichnen und Reproduzieren digitaler Daten. Zum Aufzeichnen und Reproduzieren werden ein Rotationszylinder 10, an dem Rotationszylinder 10 angebrachte Aufzeichnungsköpfe und Reproduktionsköpfe verwendet. Der Rotationszylinder 10 ist dazu bestimmt, das Mag netband spiralförmig zu scannen, und die Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b, 7c, 7d und die Reproduktionsköpfe 9a, 9b, 9c, 9d sind an dem Rotationszylinder 10 montiert. Die Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b scannen jeweils benachbarte Spuren. Die Aufzeichnungsköpfe 7c, 7d, welche an den Aufzeichnungsköpfen 7a, 7b 180° gegenüberliegenden Positionen montiert sind, scannen aufeinanderfolgend benachbarte Spuren. Die Wiedergabeköpfe 9a, 9b und die Wiedergabeköpfe 9c, 9d werden bereitgestellt, um dieselben Spuren relativ wie die Aufzeichnungsköpfe 7 zu scannen.
Ein Reproduktionsschaltkreis 11 demoduliert von den Reproduktionsköpfen 9a, 9b, 9c, 9d gelesene Signale, um Aufzeichnungscodes in Originalcodes zu transformieren, und fügt auf die Feststellung eines Codierungsfehlers hin ein Fehlerkorrektur-Fehlerflag an. Ein variable-Längen-Decodierungsschaltkreis 12 konvertiert einen mittels des Reproduktionsschaltkreises 11 demodulierten variable-Längen-Code in Koeffizientendaten und fügt bei Auftreten eines Fehlers in den Koeffizientendaten ein Decodierungsfehlerflag hinzu. In diesem Fall haben der Reproduktionsschaltkreis 11 und der variable-Längen-Decodierungsschaltkreis 12 die Funktionen des Reproduzierens auf dem Aufzeichnungsmedium 8 aufgezeichneter Daten und des Decodierens der Koeffizientendaten von Koeffizientengruppen sowie eine weitere Funktion als Reproduktionsprozess-Decodierungsmittel zum Detektieren des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens irgendeines Fehlers in den Koeffizientendaten ausgeführt. Ein Rückumstellungsspeicher 13 integriert die durch den variable-Längen-Decodierungsschaltkreis 12 decodierten Koeffizientendaten während des Aufzeichnungsprozesses in Codierungsblöcke und speichert die Daten vorübergehend.
Ein Fehlerkorrekturkontrollschaltkreis 14 gibt ein Fehlerkorrekturkontrollsignal an einen Fehlerkorrekturschaltkreis 15 als Antwort auf einen Fehlerereigniszustand in dem Codierungsblock aus, in welchem ein Fehler detektiert wurde. Wenn ein Fehler durch die Reproduktionsprozess-Decodierungsmittel festgestellt wurde, gibt der Fehlerkorrekturkontrollschaltkreis 14, wie später beschrieben wird, ein Fehlerkorrekturkontrollsignal basierend auf der Anzahl von Fehlern, die in den Codierungsblöcken aufgetreten sind, und auf der Ordnungsnummer von zweidimensionalen Frequenzkomponenten der Koeffizientendaten aus, denen ein Fehler zugestoßen ist. Der Fehlerkorrekturschaltkreis 15 korrigiert, wie später näher ausgeführt wird, einen Fehler von Koeffizientendaten mittels eines Fehlerkorrekturverfahrens, das durch ein Fehlerkorrekturkontrollsignal von dem Fehlerkorrekturkontrollschaltkreis 14 aus gewählt wird, in dem Codierungsblock, in welchem der Fehler festgestellt wurde. Ein Feldspeicher 16 speichert in der Einheit von Blöcken erhaltene und durch den Fehlerkorrekturschaltkreis 15 korrigierte Koeffizientendaten in der Einheit eines Feldes („field") und koppelt, falls benötigt, die um einen Frame vorausgegangen Koeffizientendaten zu dem Fehlerkorrekturschaltkreis 15 zurück.
Ein Schaltkreis 17 für eine invertierte diskrete Kosinustransformation führt einen Transformationsprozess invers zu der durch den Schaltkreis 3 für die diskrete Kosinustransformation durchgeführten Transformation aus, um Pixeldaten einschließlich Helligkeitsdaten und Farbtondaten in jedem Block auszugeben. Ein Überlapp-Blockzerlegungsschaltkreis 18 kehrt in die Einheit von Codierungsblöcken eingeteilte Pixeldaten in digitale Videosignale jener Form um, in welcher die Daten zum Aufzeichnen eingegeben wurden, um die Videosignale von einem Ausgangsanschluss 19 auszugeben. Der Schaltkreis 17 für die invertierte diskrete Kosinustransformation und der Überlapp-Blockzerlegungsschaltkreis 18 erfüllen eine Funktion als invertierende orthogonale Transformationsmittel zum Decodieren von Pixeldaten durch frequenzinvertierte Transformation von reproduzierten Koeffizientendaten und eine weitere Funktion als ein Mittel zum Relokatieren dieser Pixeldaten zu den Codierungsblöcken zum Zeitpunkt der Aufzeichnung.
Die wie oben beschrieben aufgebaute Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung wird hinsichtlich ihres Betriebs unter Bezugnahme auf 2 bis 5 beschrieben. Zur Vereinfachung des Verständnisses wird ein Beispiel beschrieben, worin ein Codierungsblock aus 4 × 4 Pixeln zusammengesetzt ist und eingegebene digitale Videosignale einer Kompressionscodierung in der Einheit eines Feldes unterzogen werden und Daten auf sechs Spuren unter Verwendung von auf dem Rotationszylinder 180° einander gegenüberliegend vorgesehenen Zweikanal-Aufzeichnungsköpfen aufgezeichnet werden.
Wenn dem Eingangsanschluss 1 in 1 digitale Videosignale zugeführt werden, grenzt der Überlapp-Blockbildungsschaltkreis 2 das digitale Videosignal wie in 2 gezeigt dergestalt ab, dass zwei auf dem Schirm zueinander benachbarte 4 × 4-Codierungsblöcke die vier an deren Kanten vorliegenden Pixel teilen, und auf diese Weise die Signale in überlappte 4 × 4-Codierungsblöcke unterteilt werden. Die Schraffierung in 2 stellt die gemeinsam genutzten Pixel dar. Danach führt der diskrete Kosinustransformationsschaltkreis 3 für jeden Codierungsblock eine Frequenztransformation an den Pixeldaten durch, um zweidimensionale Koeffizientendaten zu erzeugen. Danach werden diese Koeffizientendaten in dem Umstellungsspeicher 4 gespeichert.
Der variable Längencodierungsschaltkreis 5 codiert von dem Umstellungsspeicher 4 ausgegebene Koeffizientendaten mit variabler Länge gemäß vorgegebener Umstellungsregeln. Der Aufzeichnungsschaltkreis 6 fügt Fehlerkorrekturcodes zu den Koeffizientendaten hinzu, welche mit variabler Länge codiert wurden, unterzieht diese der Aufzeichnungsmodulation und führt diese danach den Zweikanalaufzeichnungsköpfen 7 über einen Aufzeichnungsverstärker zu. Die Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b, 7c, 7d zeichnen die eingegebenen Koeffizientendaten auf das Aufzeichnungsmedium 8 auf. Bei diesem Vorgang werden digitale Videosignale eines Feldes auf sechs Spuren aufgezeichnet. Daten werden auf den Spuren T1, T2, T3, T4 auf dem Aufzeichnungsmedium 8 alternierend mittels der Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b und 7c, 7d, wie in 3 gezeigt, aufgezeichnet. Die Aufzeichnungsköpfe 7 scannen die Spuren T1 bis T6 und zeichnen die eingegebenen digitalen Ein-Feld-Videosignale auf die sechs Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium 8 auf.
Nachfolgend werden die Umstellungsregeln in dem Umstellungsspeicher 4 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In 4 stellt (a) zwei zu überlappende Codierungsblöcke dar, die aus einem Block von (a₀₀, a₀₁, a₀₂, a₀₃) – (a₃₀, a₃₁, a₃₂, a₃₃) bzw. einem anderen Block von (b₀₀, b₀₁, b₀₂, b₀₃) – (b₃₀, b₃₁, b₃₂, b₃₃) zusammengesetzt sind. In diesem Fall bilden eine Reihe (a₀₃, a₁₃, a₂₃, a₃₃) und eine andere Reihe (b₀₁, b₁₀, b₂₀, b₃₀) überlappende Pixel. Durch diskrete Kosinustransformation dieser Pixeldaten werden die in (b) gezeigten Koeffizientendaten A₀₀ – A₃₃, B₀₀ – B₃₃ erhalten. Unter den Koeffizientendaten repräsentiert z. B. A₀₀ Koeffizientendaten, deren Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz und der vertikalen Frequenz beide 0 sind und die den Gleichstromanteil des Bildes repräsentieren, A₀₃ sind Koeffizientendaten, deren Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz 3 ist und deren Ordnungsnummer der vertikalen Frequenz 0 ist und A₃₀ sind Koeffizientendaten, deren Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz 0 ist und deren Ordnungsnummer der vertikalen Frequenz 3 ist.
Die Umstellungsregeln für diesen Fall sind in (c) gezeigt. Die Koeffizientendaten in einem Codierungsblock sind insgesamt in drei Gruppen unterteilt. Eine Gruppe G_A0 ist aus vier Koeffizientendaten (A₀₀, A₁₀, A₂₀, A₃₀) zusammengesetzt, in welcher die Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz in dem niedrigsten Bereich 0 ist und welche nicht dieselbe vertikale Frequenz beinhalten, eine Gruppe G_A1 ist aus Koeffizientendaten (A₀₁, A₁₁, A₂₁, A₃₁) zusammengesetzt, in welcher die Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz 1 ist, und eine Gruppe G_A2 ist aus acht Koeffizientendaten (A₀₂, A₁₂, A₂₂, A₃₂, A₀₃, A₁₃, A₂₃, A₃₃) zusammengesetzt, in welcher die Ordnungsnummer der horizontalen Frequenz so hoch ist wie 2 und 3. Ein Grund dafür, dass die zwei Reihen von Hochfrequenzdaten in eine Gruppe zusammengefasst werden, ist, das Verringern der Codiereffizienz zu vermeiden. Der benachbarte Codierungsblock wird ebenfalls in Gruppen G_B0, G_B1, G_B2 auf ähnliche Weise unterteilt. Es ist zu bemerken, dass 4(c) nur ein Beispiel einer Gruppeneinteilung zeigt und andere Einteilungsarten verwendet werden können. Auf diese Weise führt der Umstellungsspeicher 4 die Umstellung dergestalt aus, dass sechs Gruppen G_A0, G_A1, G_A2, G_B0, G_B1, G_B2 in zwei überlappenden Codierungsblöcken zumindest in getrennten Spuren und Bereichen auf dem Aufzeichnungsmedium 8 aufgezeichnet werden. In dem in 5 gezeigten Beispiel werden die Daten der Gruppen G_A0, G_A2, G_B1, G_A1, G_B2, G_B0 aufeinanderfolgend in den Spuren T1–T6 aufgezeichnet, um ein Feld aufzuzeichnen. D. h. mehrere Gruppen werden in voneinander getrennten Spuren bzw. Bereichen aufgezeichnet. Wie in 5 gezeigt, wird die Umstellung ferner in einer solchen Weise ausgeführt, dass derselbe Aufzeichnungskopf keine Koeffizientengruppen mit derselben horizontalen Frequenzkomponente in demselben Codierungsblock aufzeichnet und dass derselbe Aufzeichnungskopf nicht die Koeffizientengruppen G_A0, G_B0 und Koeffizientengruppen G_A1, G_B1, aufzeichnet, die einem Niederfrequenzbereich der horizontalen Frequenzkomponenten entsprechen. D. h. eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen wird bereitgestellt und ein Aufzeichnungskopf zeichnet eine Koeffizientengruppe auf, die horizontale Frequenzkomponenten in demselben Codierungsblock aufweist, während ein anderer, verschiedener Aufzeichnungskopf eine von dieser Koeffizientengruppe verschiedene Koeffizientengruppe aufzeichnet. In dem in 5 gezeigten Beispiel zeichnen die Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b, 7c, 7d Signale auf eine Spur der Reihe nach auf. Die Koeffizientengruppen G_A0 und G_B0 werden durch die voneinander verschiedenen Köpfe 7a (oder 7c) bzw. 7b (oder 7d) aufgezeichnet, während die Koeffizientengruppgen G_A1 und G_B, durch die voneinander verschiedenen Köpfe 7d (oder 7b) bzw. 7c (oder 7a) aufgezeichnet werden.
Nachfolgend wird die Reproduktion der mittels des oben erwähnten Aufzeichnungsprozesses aufgezeichneten Koeffizientendaten beschrieben. Die Wiedergabeköpfe 9a, 9b, 9c, 9d reproduzieren die mittels der Aufzeichnungsköpfe 7a, 7b, 7c, 7d aufgezeichneten Signale von dem Aufzeichnungsmedium 8 und führen die reproduzierten Ausgaben dem Reproduktionsschaltkreis 11 zu. Der Reproduktionsschaltkreis 11 demoduliert diese Reproduktionsausgabe und führt eine Fehlerkorrektur durch. Danach führt er die Koeffizientendaten variabler-Längencodierung und das Fehlerkorrektur-Fehlerflag als Ergebnis der Fehlerkorrektur dem variable-Längen-Decodierungsschaltkreis 12 zu. Der variable-Längen-Decodierungsschaltkreis 12 führt eine variable-Längendecodierung der Koeffizientendaten variabler-Längencodierung durch und gibt ein Decodierungsfehlerflag, welches anzeigt, ob die variable-Längendecodierung korrekt ausgeführt wurde oder nicht, zusammen mit den decodierten Koeffizientendaten an den Rückumstellungsspeicher 13 aus.
Dieses Decodierungsfehlerflag wird zum Zweck der Ausgabe über ein Intervall gehalten, bis die variable-Längendecodierung durch einen Refresh-Code oder ähnliches in Folge eines Fehlerereignispunktes erneuert wird, der durch das von dem Reproduktionsschaltkreis 11 ausgegebenen Fehlerkorrektur-Fehlerflag angezeigt wird. D. h., das Decodierungsfehlerflag wird für die Koeffizientendaten ausgegeben, um während des Intervalls decodiert zu werden. Anders gesagt wird ein Decodierungsfehlerflag ausgegeben, wenn eine bestimmte Anzahl von Decodierungsvorgängen in dem Intervall nicht korrekt ausgeführt wird, in welchem eine bestimmte Anzahl von Koeffizientendaten decodiert werden sollte.
Der Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreis 14 liest aus dem Rückumstellungsspeicher 13 Koeffizientendaten, die denselben Bereich auf dem Schirm in der Einheit eines Blocks bilden, und die Decodierungsfehlerflags aus, die zu den einzelnen Koeffizientendaten gehören, und gibt ein Fehlerkorrektur-Kontrollsignal bezüglich eines Fehlerkorrekturvertahrens an den Fehlerkorrekturschaltkreis 15 aus. Der Fehlerkorrekturschaltkreis 15 korrigiert Fehler gemäß dem Fehlerkorrektur-Kontrollsignal für einen Codierungsblock, in welchem ein Fehlerkoeffizient vorliegt, indem entweder die eingegebenen Koeffizientendaten in zwei das Überlappverhältnis aufweisenden Codierungsblöcken oder in dem Feldspeicher 16 gespeicherte Koeffizientendaten für einen Codierungsblock verwendet werden, der um ein Feld vorausgeht und in demselben Bereich auf dem Schirm angeordnet ist. Danach werden die der Fehlerkorrektur unterworfenen Koeffizientendaten an den Schaltkreis 17 für die invertierte diskrete Kosinustransformation ausgegeben und der Inhalt des Speicherplatzes in demselben Bereich auf dem Schirm, der in dem Feldspeicher 16 aufgelaufen ist, wird aktualisiert.
Die der Fehlerkorrektur unterworfenen Koeffizientendaten werden durch den Schaltkreis 17 für die den invertierte diskrete Kosinustransformations (inverse DCT) in Pixeldaten transformiert und dem Überlapp-Blockzerlegungsschaltkreis 18 zugeführt. Der Überlapp-Blockzerlegungsschaltkreis 18 wandelt die in die Einheit eines Codierungsblocks unterteilten Pixeldaten in digitale Videosignale in der Form zurück, in welcher die Daten über den Eingangsanschluss 1 beim Aufzeichnen eingegeben wurden, und gibt das Signal danach an den Ausgangsanschluss 19 aus.
Nun wird der Betrieb des Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreises 14 und des Fehlerkorrekturschaltkreises 15 in größerer Ausführlichkeit beschrieben. Wie in 4 gezeigt, schließen zwei Codierungsblöcke in dem Überlappverhältnis gemeinsame Pixel auf dem Schirm ein und erlauben, dass eine Fehlerkorrektur erzielt wird, indem die starke Pixelkorrelation verwendet wird. In Bezug auf die Korrelation der überlappenden Pixel aus dem Beispiel aus 4 haben gemeinsame Pixel in dem Überlappverhältnis die folgende Beziehung:
Wenn die Transformationbasis der DCT durch eine Matrix D repräsentiert wird und wenn Pixeldaten auf beiden Seiten von Gleichung (1) durch Koeffizientendaten dargestellt werden, erhält man die folgenden Gleichungen (2) und (3):
Einsetzen der Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) ergibt die folgende Gleichung (4):
Die Matrix D ist die Transformationsbasis der DCT und wird in Form der folgenden Gleichung (5) repräsentiert:
Die oben erhaltene Gleichung (4) bedeutet, dass acht Koeffizientendaten mit derselben vertikalen Frequenz in zwei Codierungsblöcken im Überlappverhältnis, z. B. (A_m0, A_m1, A_m2, A_m3) und (B_m0, B_m1, B_m2, B_m3) voneinander linear abhängig sind (wobei m = 0, 1, 2 oder 3 ist). Diese Tatsache zeigt, dass selbst wenn einer der acht Koeffizienten fehlerhaft ist (ein fehlerhafter Koeffizient wird nachfolgend als Fehlerkoeffizient bezeichnet) und korrekte Koeffizientendaten ausgefallen sind, der feh lende Fehlerkoeffizient durch Verwendung der verbleibenden sieben Koeffizientendaten wieder hergestellt werden kann. Wenn z. B. ein Fehler in A₁₀ festgestellt wird, kann A₀₁, wieder hergestellt werden, indem die Daten des anderen Codierungsblocks (B₁₀, B₁₁, B₁₂, B₁₃) unter zu Hilfenahme von Gleichung (4) verwendet werden.
Jedoch hängt die Anzahl von Fehlerkoeffizienten von Umständen während des Aufzeichnungs- und Reproduktionsprozesses ab und es tritt nicht notwendigerweise der obige Fall ein, dass nur ein Fehlerkoeffizient unter den acht Koeffizientendaten auftritt. Daher wird der Status des Auftretens von Fehlerkoeffizienten mittels des Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreises 14 gemäß nachfolgend aufgezeigter Entscheidungskriterien für jeden der acht Koeffizientendaten mit derselben vertikalen Frequenz analysiert und das Ergebnis dieser Analyse wird an den Fehlerkorrekturschaltkreis 15 als ein Fehlerkorrektur-Kontrollsignal ausgegeben. Die vorausgewählte bestimmte Ordnungszahl, die für die Entscheidung verwendet wird, wird auf 2 gesetzt. Jedoch kann auch eine andere Ordnungszahl verwendet werden, z. B. 1.
Das Fehlerkorrektursignal kann in die folgenden drei Arten eingeteilt werden und sie werden wie folgt entschieden:

(a) Null-Fehlerkorrektursignal: Zwei in dem Überlappverhältnis stehende Codierungsblöcke betreffend wird ein Null-Fehlerkorrektursignal für die Fehlerkoeffizienten unter acht Koeffizientendaten ausgegeben, die dieselbe vertikale Frequenzkomponente haben, wenn die Fehlerkoeffizienten unter den acht Koeffizientendaten vorliegen und wenn die Ordnungsnummern horizontaler Frequenz der Fehlerkoeffizienten allesamt zwei oder mehr betragen.
(b) Überlappverhältnis-Fehlerkorrektursignal: Zwei in dem Überlappverhältnis stehende Codierungsblöcke betreffend werden, immer wenn Fehlerkoeffizienten unter den acht Koeffizientendaten vorliegen, die dieselbe vertikale Frequenzkomponente aufweisen, und wenn nur ein Fehlerkoeffizient, dessen Ordnungsnummer horizontaler Frequenz geringer ist als 2, unter den Fehlerkoeffizienten vorliegt, die anderen Fehlerkoeffizienten zur Fehlerkorrektur auf Null gesetzt. Dann wird der Fehlerkoeffizient, dessen Ordnungsnummer geringer als 2 ist, durch Verwendung der Pixelüberlappkorrelation korrigiert. Diese Instruktion wird als ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal ausgegeben.
(c) Dreidimensionales Fehlerkorrektursignal: In einem von den obigen Fällen (a) und (b) verschiedenen Fall, d. h. wenn mehrere Fehlerkoeffizienten, deren Ordnungsnummer horizontaler Frequenz geringer ist als 2, unter den acht Koeffizientendaten mit derselben vertikalen Frequenzkomponente vorliegen, wird entschieden, in welchem der zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken die mehreren Fehlerkoeffizienten vorliegen: Dann wird für einen Codierungsblock, der einen Fehlerkoeffizienten einschließt, dessen Ordnungsnummer geringer als zwei ist, ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal als Instruktion ausgegeben, alle die Koeffizientendaten in dem Codierungsblock mit Koeffizientendaten aus einem um ein Feld vorhergehenden und in demselben Bereich auf dem Schirm angeordneten Codierungsblock zu ersetzen, welcher alle Koeffizientendaten einschließt. Ferner wird ein Null-Fehlerkorrektursignal für einen Codierungsblock ausgegeben, in welchem Fehlerkoeffizienten, deren Ordnungsnummer geringer als 2 ist, nur in einem der in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken vorkommen und in welchem kein Fehlerkoeffizienten, deren Ordnungsnummer horizontaler Frequenz kleiner als 2 ist, enthalten sind.

Der Fehlerkorrekturschaltkreis 15 führt, wie unten ausgeführt, eine Fehlerkorrektur gemäß einem eingegebenen Fehlerkorrektur-Kontrollsignal aus:

(d) Wenn ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal als ein Fehlerkorrektur-Kontrollsignal eingegeben wird, wird eine Fehlerkorrektur durch Verwendung der zuvor erwähnten Pixelkorrelation von überlappenden Randpixeln für einen Fehlerkoeffizienten ausgeführt, dessen Ordnungsnummer horizontaler Frequenz die geringste unter den Fehlerkoeffizienten mit derselben vertikalen Frequenz in den zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken ist, und die übrigen Fehlerkoeffizienten werden zu Null geändert.
(e) Wenn ein Null-Fehlerkorrektursignal als ein Fehlerkorrektur-Kontrollsignal eingegeben wird, werden alle Fehlerkoeffizienten, die in den Koeffizientendaten mit derselben vertikalen Frequenz in den zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken enthalten sind, zu Nullen geändert. Dies wird gemacht, da diese Koeffizientendaten nur einen geringen Einfluss auf die Bildqualität haben.
(f) Wenn ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal als ein Fehlerkorrektur-Kontrollsignal eingegeben wird, werden alle Koeffizientendaten in dem Codierungsblock mit Koeffizientendaten in einem um ein Feld in demselben Bereich auf dem Schirm vorhergehenden Codierungsblock ersetzt. Anders gesagt, können Koeffizientendaten des vorhergehenden Frames für die Ersetzung verwendet werden.

Wie oben beschrieben, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei der Unterteilung von digitalen Videosignalen in Codierungsblöcke diese in Codierungsblöcke unterteilt, sodass auf dem Schirm aneinander angrenzende Codierungsblöcke überlappen, um ein Pixel an deren Rand zu teilen. Dann werden Koeftizientendaten in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken in separaten Bereichen auf dem Aufzeichnungsmedium 8 für jede Koeffizientengruppe G aufgezeichnet. Sogar wenn z. B. ein Bereich, in dem eine Koeffizientengruppe G_A0 eines Codierungsblocks A aufgezeichnet wurde, auf Grund eines Ausfalls oder eines anderen Grundes nicht korrekt reproduziert wird, ist eine Fehlerkorrektur durch Verwenden der anderen Koeffizientengruppen und unter Verwendung von Gleichung (4) für den Fehlerkoeffizienten möglich.
Wie in 5 gezeigt, werden beim Aufzeichnungsvorgang mehrere der Aufzeichnungsgruppen in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken ferner nicht simultan in derselben Aufzeichnungsspur aufgezeichnet. Daher würde, selbst wenn eine Verengung einer Spur oder ein anderes Phänomen an einem Eingangs- oder Ausgangspunkt während der Ausgabe digitaler Videosignale aufgetreten war, nur eine Koeftizientengruppe G auf Grund eines Fehlers ausfallen. Folglich können Fehler sehr akkurat korrigiert werden.
Ferner ist es in dieser Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung vorgesehen, dass die Koeffizientengruppe G, die dem horizontalen Niederfrequenzbereich in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken entsprechende Koeffizientendaten einschließt, nicht simultan durch denselben Aufzeichnungskopf 7 aufgezeichnet wird. Ferner ist vorgesehen, dass die Koeffizientengruppe G, die derselben horizontalen Frequenz in den zwei Codierungsblöcken entsprechende Koeffizientendaten einschließt, nicht simultan durch denselben Aufzeichnungskopf 7 aufgezeichnet wird. Diese Aspekte wurden bereits unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Daher ist eine Koeffizientengruppe, die z. B. auf Grund einer Beschädigung eines Aufzeichnungskopfes oder eines Reproduktionskopfes als Fehler aus, fallen kann, eine Kombination von Niederfrequenz- und Hochfrequenzkomponenten in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken. In dem in 5 gezeigten Beispiel besteht die Möglichkeit, dass Daten der Gruppen G_A0, G_B2, G_B1 durch eine Fehlfunktion des Aufzeichnungskopfes 7a zu einem Fehler führen können, wobei diese Gruppen voneinander unterschiedliche horizontale Frequenzen haben. Demgemäß werden Koeffizientengruppen (z. B. Gruppe G_A0 und G_B0), die derselben horizontalen Frequenz in den zwei Codierungsblöcken entsprechende Koeffizientendaten einschließen, niemals zu einem Fehler zur gleichen Zeit führen. Somit wird die Fehlerkorrektur unter Verwendung der Pixelkorrelation aus Gleichung (4) ermöglicht.
Demzufolge kann die Möglichkeit so gut wie verhindert werden, dass eine Vielzahl von Niederfrequenzkomponenten, die bedeutende charakteristische Eigenschaften des Bildes in den Codierungsblöcken zeigen, gleichzeitig ausfallen können, sodass im Wesentlichen fast keine dreidimensionalen Fehlerkorrektursignale in dem Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreis 14 ausgegeben werden. Wenn eine Inter-Feld-Fehlerkorrektur ausgeführt wird, würden zeitlich voneinander verschiedene Codierungsblöcke desselben Feldes gemischt werden, sodass eine ungünstige Reproduktion insbesondere jenen Bereichen des digitalen Videosignals widerfahren könnte, die auf eine Bewegung bezogen sind. Jedoch kann solch eine Inter-Feld-Fehlerkorrektur bei diesem Ausführungsbeispiel so weit es geht vermieden werden.
Niederfrequenzkomponenten in dem digitalen Videosignal zeigen charakteristische Eigenschaften des digitalen Videosignals und beinhalten die meiste darin enthaltene Information. Andererseits haben Hochfrequenzkomponenten hierin die statistischen Eigenschaften, dass sie feinere Information darin zeigen und dass deren Amplituden klein sind. Daher kann der Fehlerkorrekur-Kontrollschaltkreis 14 im Hinblick. auf die visuelle Wahrnehmung eines Bildbetrachters analysieren, dass die in dem Reproduktionsprozess auf Grund eines Fehlers in den Codierungsblöcken verlorene Information, indem die Anzahl von Fehlerkoeffizienten, die in den Niederfrequenzkomponenten, deren Ordnungsnummer horizontaler Frequenz kleiner als 2 ist, und in den Hochfrequenzkomponenten, deren Ordnungsnummer horizontaler Frequenz 2 oder mehr ist, analysiert werden. Folglich kann die Bildqualität einer ausreichen den Fehlerkorrektur unterzogen werden, sogar wenn mehrere Fehlerkoeffizienten unter den acht Koeffizientendaten mit derselben vertikalen Frequenz in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken aufgetreten sind.
Wenn es z. B. in der Region einer Koeffizientengruppe G_A2 in dem Codierungsblock A einen Fehler während des Aufzeichnungs- oder Reproduktionsprozesses gab, gibt der Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreis 14 ein Null-Fehlerkorrektursignal aus, basierend auf dem Zustand, in dem Fehlerkoeffizienten erzeugt werden. Die Fehlerkoeffizienten haben naturgemäß wahrscheinlicher kleine Amplituden, sodass genügend der Fehlerkorrektur unterzogene Bildqualität durch die Fehlerkorrektur erfasst werden kann, um alle Fehlerkoeffizienten auf Null zu setzen.
Wenn der Aufzeichnungskopf 7 oder der Reproduktionskopf 9 beschädigt ist, sodass in der Koeffizientengruppe G_X0 und in der Koeffizientengruppe G_X2 enthaltene Koeffizientendaten einen Fehler ergeben haben, gibt der Fehlerkorrektur-Kontrollschaltkreis 14 ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal aus. Sogar nachdem eine Fehlerkorrektur durchgeführt wurde, sodass in der Koeffizientengruppe G_X2 hoher Frequenzkomponenten enthaltene Fehlerkoeffizienten, welche kleine Amplituden haben, zu Null geändert werden, kann Gleichung (4) jedoch, ohne das Auftreten irgendeines größeren Fehlers zu verursachen, nach den in der Koeffizientengruppe G_X0 geringer Frequenzkomponenten enthaltenen Fehlerkoeffizienten entwickelt werden, welche naturgemäß große Amplituden aufweisen. Folglich können die in der Koeffizientengruppe G_X0 enthaltenen Fehlerkoeffizienten korrigiert werden, sodass eine auf Fehler ausreichend korrigierte Bildqualität erzielt werden kann.
Obgleich diese Ausführungsform unter der Annahme beschrieben wurde, dass die horizontale Hochfrequenzkomponenten angebende Ordnungsnummer ungeachtet der vertikalen Frequenz konstant ist, ist es vorteilhafter, die Ordnungsnummer mit der Ordnungsnummer vertikaler Frequenz zu variieren. Z. B. wird die horizontale Frequenzkomponenten anzeigende Ordnungsnummer so eingerichtet, dass sie mit steigender vertikaler Frequenz kleiner wird, wobei die Eigenschaft berücksichtigt wird, dass Koeffizientendaten bei höheren Frequenzkomponenten kleinere Amplituden haben. Wenn z. B. die Ordnungsnummer vertikaler Frequenz Null ist, wird die horizontale Frequenzkomponenten anzeigende Ordnungsnummer auf 2 gesetzt, wenn die Ordnungsnummer vertikaler Frequenz 1 oder mehr ist, wird die horizontale Frequenzkomponenten anzeigende Ordnungsnummer auf 1 gesetzt-. Demzufolge wird es unwahrscheinlich, dass in Regionen hoher vertikaler Frequenzen, die von geringerer visueller Bedeutung sind, dreidimensionale Fehlerkorrektursignale auftreten, sodass die Bildqualität weiter durch Fehlerkorrektur in bewegungsbezogenen Bereichen in dem digitalen Videosignal verbessert werden kann.
Darüber hinaus werden in diesem Ausführungsbeispiel Koeffizientendaten innerhalb in horizontaler Richtung auf dem Schirm überlappender Codierungsblöcke in Gruppen in der Einheit von Koeffizientendaten unterteilt, die keinerlei identische vertikale Frequenzkomponenten haben, und eine Fehlerkorrektur wird für jede Gruppe durchgeführt. Es muss andererseits nicht erwähnt werden, dass eine äquivalente Fehlerkorrektur sogar dann erzielt werden kann, wenn Koeffizientendaten innerhalb in vertikaler Richtung auf dem Schirm überlappender Codierungsblöcke in Gruppen in der Einheit von Koeffizientendaten unterteilt werden, die keinerlei identische horizontale Frequenzkomponente aufweisen, und eine Fehlerkorrektur in der Einheit der Gruppe ausgeführt wird. Obgleich diese Ausführungsform die Größe eines Codierungsblocks, die Intra-Feld-Kompressionscodierung und das Aufzeichnen auf sechs Spuren pro Feld mittels dreier Aufzeichnungsköpfe anwendet, stellt dies nur ein Beispiel dar und die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Obgleich z. B. ein 4 × 4-Block als Größe eines Codierungsblocks in diesem Ausführungsbeispiel angenommen wurde, kann eine ähnliche Fehlerkorrektur für jede Größe von 8 × 8, 8 × 4 oder Ähnlichem erreicht werden. Ferner ist die Frequenztransformation nicht auf die diskrete Kosinustransformation beschränkt und eine ähnliche Fehlerkorrektur kann auch mit der Hadamard-Transformation, der Slant-Transformation, der Legendre-Transformation und Ähnlichem erzielt werden.
Wie oben beschrieben, kann wenn ein Fehler auftritt, gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit verhindert werden, dass alle Koeffizientendaten innerhalb eines Blocks ausfallen und in dem Block während der Reproduktion verloren gehen können. Ferner kann die Stabilität reproduzierter Bilder mittels Durchführung einer Fehlerkorrektur unter Verwendung von Koeffizientendaten überlappender benachbarter Blöcke verbessert werden, und dies ist ein großer praktischer Vorteil.

Claims

Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung mit Bildcodierung enthaltend: Überlapp-Blockbildungsmittel (2) zum Einteilen von eingegebenen digitalen Videosignalen in Daten in zweidimensionalen Codierungsblöcken, von denen jeder eine erste und eine zweite Achse aufweist und aus einer Vielzahl von Pixeldaten derart zusammengesetzt ist, dass benachbarte Codierungsblöcke dergestalt miteinander überlappen, dass sie wenigstens ein Randpixel in einer ersten Achsrichtung, z. B. in horizontaler Richtung teilen; orthogonale Transformationsmittel (3) zum Ausführen zweidimensionaler Frequenzkonvertierung von Pixeldaten der durch die Überlapp-Blockbildungsmittel erhaltenen Codierungsblöcke, um Koeffizientendaten individueller Frequenzen zu erzeugen; Umstellungsmittel (4) zum Einteilen der durch die orthogonalen Transformationsmittel erhaltenen Koeffizientendaten in eine Vielzahl von Koeffizientengruppen derart, dass die Koeffizientengruppen nicht dieselbe Frequenzkomponente der zweiten, z. B. vertikalen Achse aufweisen, zumindest in einem Frequenzbereich in den Codierungsblöcken, der den Niederfrequenzkomponenten der ersten, z. B. horizontalen Achse entspricht; Aufzeichnungsmittel (6) zum Anordnen von Aufzeichnungsdaten derart, dass die durch die Umstellungsmittel erhaltene Vielzahl von Koeffizientengruppen in demselben Codierungsblock derart aufgezeichnet werden, dass sie auf verschiedene Bereiche auf einem Aufzeichnungsmedium (8) verteilt werden, und zum Hinzufügen von Fehlerkorrekturcodes für die Koeffizientendaten; Reproduktions- und Decodiermittel (11) zum Reproduzieren aufgezeichneter Daten von dem Aufzeichnungsmedium, zum Decodieren der Koeffizientendaten der einzelnen Koeffizientengruppen und zum Detektieren des Vorliegens oder Nicht-Vorliegens eines Fehlers der Koeffizientendaten; Rückumstellungsmittel (13) zum Einordnen der von den Reproduktions- und Decodiermitteln ausgegebenen Koeffizientendaten in Codierungsblöcke; Fehlerkorrekturkontrollmittel (14) zum Ausgeben eines Fehlerkorrekturkontrollsignals, das auf der Anzahl von Fehlern in einem Codierungsblock und der Ordnungsnummer der zweidimensionalen Frequenzen der Koeffizientendaten basiert, denen Fehler zugestoßen sind, wenn ein Fehler durch die Reproduktions- und Decodiermittel detektiert wurde; Fehlerkorrekturmittel (15) zum Korrigieren der Fehler der Koeffizientendaten mittels eines Fehlerkorrekturverfahrens, das durch ein Fehlerkorrekturkontrollsignal des Fehlerkorrekturkontrollmittels ausgewählt wird, im Bezug auf den Codierungsblock, in dem der Fehler erkannt wurde; invertierende orthogonale Transformationsmittel (17) zum Decodieren der Koeffizientendaten, die durch die Fehlerkorrekturmittel hinsichtlich der Fehler korrigiert wurden, in Pixeldaten durch frequenzinvertierte Konversion; und Relokatiermittel (18) zum Erzeugen von digitalen Videosignalen durch Neuadressieren der Pixeldaten zu Codierungsblöcken, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlerkorrekturkontrollmittel (14) ein 0-Fehlerkorrektursignal ausgibt zum Ersetzen eines Fehlerkoeffizienten mit einer 0, wenn mehrere Fehlerkoeffizienten in Koeffizientendaten mit derselben Frequenz in der zweiten, z. B. vertikalen Achse in zwei in einem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken vorliegen und wenn alle Fehler bei Ordnungsnummern vorliegen, die größer sind als eine bestimmte Ordnungsnummer, wobei sich diese Ordnung auf Indexwerte der Koeffizientendaten in der Frequenzdomäne beziehen, ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal ausgibt zum Anweisen einer Fehlerkorrektur durch Verwendung einer Korrelation zwischen Koeffizientendaten von benachbarten Codierungsblöcken, wenn mehrere Fehler in Koeffizientendaten mit derselben Frequenz in der zweiten, z. B. vertikalen Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken vorliegen und wenn nur ein Fehlerkoeffizient bei Ordnungsnummern vorliegt, die kleiner sind als eine bestimmte Ordnungsnummer, ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal ausgibt zum Ersetzen aller Koeffizientendaten in dem Codierungsblock mit Koeffizientendaten des vorangegangenen Frames oder vorangegangenen Felds, wenn zwei oder mehrere Fehler bei Ordnungsnummern vorliegen, die kleiner sind als eine bestimmte Ordnungsnummer für jeden Codierungsblock, und wenn Fehlerkoeffizienten auf einer Seite kleinerer Ordnungsnummern als eine bestimmte Ordnungsnummer in Koeffizientendaten vorliegen, die dieselbe Frequenz in der zweiten, z. B. vertikalen Achse für jeden Codierungsblock haben, und ein 0-Fehlerkorrektursignal zum Ersetzen der Fehlerkoeffizienten mit 0en für Codierungsblöcke ausgibt, wenn keine Fehlerkoeffizienten in den Codierungsblöcken auf einer Seite geringerer Ordnungsnummern als die bestimmte Ordnungsnummer auf der Codierungsblockbasis vorliegen.
Die Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aufzeichnungsmittel (6) Aufzeichnungsdaten anordnet, so dass Koeffizientengruppen, die zu demselben Codierungsblock gehören, nicht auf derselben Aufzeichnungsspur auf dem Aufzeichnungsmedium (8) aufgezeichnet werden.
Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend einen Rotationszylinder (10), der das Aufzeichnungsmedium (8) spiralförmig scannt, und Signalaufzeichnungsmittel (7), das mehrere an dem Rotationszylinder angebrachte Aufzeichnungsköpfe (7a–7d) aufweist, wobei das Aufzeichnungsmittel Aufzeichnungsdaten an das Signalaufzeichnungsmittel ausgibt, so dass Koeffizientengruppen, die Koeffizientendaten einschließen, die Frequenzkomponenten der ersten, z. B. horizontalen Achse in wenigstens zwei überlappenden Codierungsblöcken entsprechen, nicht zu demselben Aufzeichnungskopf aufgezeichnet werden.
Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend einen Rotationszylinder (10), der das Aufzeichnungsmedium (8) spiralförmig scannt, und Signalaufzeichnungsmittel (7), die mehrere an dem Rotationszylinder angebrachte Aufzeichnungsköpfe (7a–7d) aufweisen, wobei das Aufzeichnungsmittel Aufzeichnungsdaten ausgibt, so dass Koeffizientengruppen, die Koeffizientendaten einschließen, die derselben Frequenzkomponente der ersten, z. B. horizontalen Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken entsprechen, nicht zu demselben Aufzeichnungskopf aufgezeichnet werden.
Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der; wenn ein Überlappkorrelations-Fehlerkorrektursignal von dem Fehlerkorrekturkontrollmittel (14) empfangen wird, das Fehlerkorrekturmittel (15) durch Verwendung einer Korrelation von in der ersten Achse auf dem Schirm überlappenden Pixeln Fehlerkoeffizienten, die den Frequenzkomponenten des niedrigsten Bereichs, wobei der Bereich sich auf Indexwerte von Koeffizientendaten in der Frequenzdomäne bezieht, der ersten, z. B. horizontalen Achse entsprechen, unter mehreren Fehlerkoeffizienten in Koeffizientendaten mit derselben Frequenz in der zweiten, z. B. vertikalen Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken, korrigiert und die verbleibenden Fehlerkoeffizienten als Oen korrigiert und alle der mehreren Fehlerkoeffizienten unter den Koeffizientendaten mit derselben Frequenz in der zweiten, z. B. vertikalen Achse in zwei in dem Überlappverhältnis stehenden Codierungsblöcken zu Oen korrigiert, wenn ein 0-Fehlerkorrektursignal von dem Fehlerkorrekturkontrollmittel empfangen wird und wenn ein dreidimensionales Fehlerkorrektursignal empfangen wird, wobei das Fehlerkorrekturmittel alle Koeftizientendaten in einem Codierungsblock zum Korrigieren mit Koeffizientendaten eines entsprechenden Codierungsblocks ersetzt, der um ein Feld oder einen Frame vorausgeht und denselben Bereich auf dem Schirm bildet.
Aufzeichnungs- und Reproduktionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Fehlerkorrekturkontrollmittel (14) die bestimmte Ordnungsnummer von Frequenzen in der ersten, z. B. horizontalen Achse in Erwiderung auf die Ordnungsnummer der Frequenzen in der zweiten, z. B. vertikalen Achse ändert.